海啸的第一道波浪为何不是最高的

海啸通常有多重波浪，不过长久以来一直令人不解的是，为什么海啸的第一道波浪经常不是最高或最具毁灭性的。现在爱尔兰都柏林大学学院（University Collegein Dublin）的迪亚斯（Frederic Dias）和同事已找到答案。当第一道波浪拍击海岸时，后面的水面低于浪潮，导致积聚的能量如压缩的喷泉一般。如果这时第二道波浪正好到来，能量将传递给回弹的水流，产生更强劲的第二道波浪。     

有限尾水深波浪底板壁面射流水力特性的数值模拟研究

采用VOF(Volume of Fluid)方法追踪自由液面,辅以Realizable(可实现化)κ-ε湍流模型封闭两相流时均方程,对有限尾水深波浪底板壁面射流水力特性进行了数值模拟。微分方程的离散采用有限体积法,速度与压力耦合求解使用了压力隐式算子分裂PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法。分析了入射速度和底板粗糙度对流场流线分布、横断面最大流速沿程衰减规律、底板压强分布规律等水力特性的影响。研究发现:流场内存在两个大的漩涡,而且波浪底板凹面附近存在有小的漩涡;入射流速越大,横断面最大流速沿程衰减梯度越大;波浪底板上的压强也呈波状分布,且压强大小主要受入射流速和底板粗糙度两个因素的影响。     

等波高双孤立波直墙爬高的数值模拟

基于RANS方程、VOF方法以及修正的Goring造波方法建立了模拟活塞式推波板运动的二维数值波浪水槽,实现了双孤立波直墙爬高的数值模拟．利用动边界技术模拟造波机推波板的运动,有效地实现了不同波峰间距双孤立波的造波方法．在验证单孤立波直墙爬高的基础上,模拟了不同相对波高、相对波峰间距的等波高双孤立波的直墙爬高过程,给出了波面、速度场及波动能量的变化规律．数值模拟结果表明：对于等波高的双孤立波,当入射波波高较大及两个波峰间距相对较小时,跟随在后孤立波的爬高放大系数小于先导孤立波的爬高放大系数;双孤立波在直墙爬高过程中,波动场的势能时间过程线呈现三峰形态,其中居中的最大势能峰值出现在第二个孤立波与经直墙反射后反向传播的第一个孤立波完全对撞的时刻．     

非结构化网格下大范围波浪的折绕射计算

从含流缓坡方程出发,推导出光程函数方程。采用基于非结构化网格下的有限体积法对光程函数方程和波作用守恒方程进行数值离散和联合求解,从而构建了一个考虑绕射的计算近岸大范围波浪传播过程的数值模型。模型的空间步长不再受制于波长的限制,同时非结构化网格可以很好地拟合复杂岸线变形。模型分别通过了施奈尔定律、直立防波堤后的波浪绕射和圆形浅滩上的波浪变形验证,结果表明,该数值模式能有效模拟复杂边界条件和大范围水域下近岸波浪的传播过程中的折射和绕射等变形。     

LINEAR WAVES THAT EXPRESS THE SIMPLEST POSSIBLE PERIODIC STRUCTURE OF THE COMPRESSIBLE EULER EQUATIONS

In this paper we show how the simplest wave structure that balances compression and rarefaction in the nonlinear compressible Euler equations can be represented in a solution of the linearized compressible Euler equations. Such waves are exact solutions of the equations obtained by linearizing the compressible Euler equations about the periodic extension of two constant states separated by entropy jumps. Conditions on the states and the periods are derived which allow for the existence of solutions in the Fourier 1-mode. In [3, 4, 5] it is shown that these are the simplest linearized waves such that, for almost every period, they are isolated in the kernel of the linearized operator that imposes periodicity, and such that they perturb to nearby nonlinear solutions of the compressible Euler equations that balance compression and rarefaction along characteristics in the formal sense described in [3]. Their fundamental nature thus makes them of interest in their own right.     

论一类四阶Boussinesq方程的变浅性能

Boussinesq 类水波模型在港口、海岸以及海洋工程领域应用广泛,但以前对这类模型的变浅性能的研究不够充分. 针对Madsen 和Sch?ffer 提出的一组四阶Boussinesq 方程,从理论和数值两个方面对这一问题进行了探讨. 理论分析了其变浅性能,指出该文献中参数α₂ 和β₂ 的取值是不合理的,并重新确定其取值. 在交错网格下建立了基于混合4 阶Adams-Bashforth-Moulton 格式的预报-校正数值模型. 数值模拟了两个典型算例: 一是缓变平坡地形上波浪的传播变形,二是波浪在淹没梯形潜堤上的波浪演化过程. 计算结果分别与解析结果、物理模型实验结果进行了比较,发现变浅系数的取值对数值结果影响很大,新参数比原文参数模拟结果的吻合程度更高,这佐证了理论分析.      

水陆两栖飞机波浪水面上降落耐波性数值分析

在规定的气象水文条件下,水陆两栖飞机起飞和降落的能力是决定其性能的重要因素,即耐波性能。采用ALE方法对流体域进行描述,运用基于微幅波理论的动边界数值造波方法模拟了不同波高和不同波长的动态海平面波浪,通过添加质量阻尼的消波方法抑制了固壁边界反射波对造波结果的影响,并采用罚函数耦合方法描述飞机与水体的耦合作用,研究了水陆两栖飞机在不同海情条件下波浪面上降落的纵摇运动、升沉运动以及底部压力等运动学和动力学特性,分析了水陆两栖飞机入水波浪的波长及波高对水陆两栖飞机耐波性能的影响,为飞机结构设计、水上降落操作规则制订及水陆两栖飞机耐波性物理水池试验提供参考。     

波浪破碎气体的卷入过程及相关统计量的估计

基于实验观测,导出了波浪破碎能量耗散ε_ed、气泡云卷入深度z_b、气体卷入速率Q(z)和湍流动能耗散率ε_T(z)的表达式,在此基础上建立了一种简单、实用的气泡粒径谱参数化模式N(a,z),揭示了波浪破碎气泡云卷入过程能量耗散、气泡破碎临界Hinze特征尺度和气泡粒径谱在不同海况下的变化. 研究表明：气泡云卷入过程能量耗 关键词： 波浪破碎能量耗散 气泡云卷入深度 气泡粒径谱     

The theory of interaction between wave and basic flow

This paper investigates the interaction between transient wave and non-stationary and non-conservative basic flow. An interaction equation is derived from the zonally symmetric and non-hydrostatic primitive equations in Cartesian coordinates by using the Momentum-Casimir method. In the derivation, it is assumed that the transient disturbances satisfy the linear perturbation equations and the basic states are non-conservative and slowly vary in time and space. The diabatic heating composed of basic-state heating and perturbation heating is also introduced. Since the theory of wave-flow interaction is constructed in non-hydrostatic and ageostrophic dynamical framework, it is applicable to diagnosing the interaction between the meso-scale convective system in front and the background flow.
It follows from the local interaction equation that the local tendency of pseudomomentum wave-activity density depends on the combination of the perturbation flux divergence second-order in disturbance amplitude, the local change of basic-state pseudomomentum density, the basic-state flux divergence and the forcing effect of diabatic heating. Furthermore, the tendency of pseudomomentum wave-activity density is opposite to that of basic-state pseudomomentum density. The globally integrated basic-state pseudomomentum equation and wave-activity equation reveal that the global development of basic-state pseudomomentum is only dominated by the basic-state diabatic heating while it is the forcing effect of total diabatic heating from which the global evolution of pseudomomentum wave activity results. Therefore, the interaction between the transient wave and the non-stationary and non-conservative basic flow is realized in virtue of the basic-state diabatic heating.     

机载激光测深系统中海面波浪影响的改正

针对研制的新型机载激光测深系统的海上飞行试验数据,进行预处理、信息提取、数据同步和坐标转换后,开展波浪改正研究.对海底高程的GPS高程信息无波浪改正、GPS高程信息改正飞机航高变化计算波浪和加速度信息改正飞机航高变化计算波浪三种技术进行了分析.数据处理结果表明,采用加速度信息改正飞机航高变化计算得到的波浪信息的方法,结果较好,可满足研制的机载激光测深系统的要求.