孤立波或波群诱发的港湾振荡研究

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1、－－‘大－‘爱；！嫂大ｄＡｌｉａｎｕｎｓｙｏｆｔｉｖｅｒｉｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ擴士芽位记文ＤＯＣＴＯＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ孤立波或波群诱发的港湾振荡研究港口、海岸及近海工程学科专业作者姓名生？—指导教师马小舟副教授２０１５年５月答辩日期博士学位论文孤立波或波群诱发的港湾振荡研究ＳｔｕｄｙｏｎＨａｒｂｏｒＲｅｓｏｎａｎｃｅＩｎｄｕｃｅｄｂｙＳｏｌｉｔａｒｙＷａｖｅｓｏｒＷａｖｅＧｒｏｕｐｓ作者姓名：高俊亮学

2、科、专业：港口、海岸及近海工程．学号：１１１０６０７３指导教师：董国海教授马小舟副教授完成日期：２０１５年５月大遠理工丈營ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｙｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中

3、做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：孤立波或波群诱发的谦湾振荡研究：‘日期：年曰作者签名—ｓ■月－■矣偉、４大连理工大学博士学位论文摘要港湾振荡是一个在海岸工程领域中较为传统且极其重要的研究方向。国内外很多港口都观测到了明显的港湾振荡现象，显著地影响了港口的高效运行和港内船舶的系泊安全。本文首先介绍了港湾振荡的研究背景和意义，列举了文献中所反映出来的实际港口中发生的港湾振荡事件，总结了这些港湾振荡的特征，并系统地阐述了前人关于港湾振一

4、一．荡的研究内容。然后，介绍了本文釆用的数值模型ＦＵＮＷＡＶＥ２０，该模型是基于组完全非线性Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程建立的。文中介绍了数值模型的控制方程、数值离散、边界条件以及域内造波理论。随后，通过模拟文献中呈现的物理模型实验，对数值模型用于一模拟港湾振荡现象的能力进行了验证。本文在此基础上进行了以下进步的研究：ＳｏｂｅＳｏｂｅ００６Ｎｏｒｍａｅｃｏｍｏｓｔｏｎｆｏｒｅｎｔｆｃａｔｏｎｏｆｏｒｍｔｅａｎｄｙ２．ｌｍｏｄｅｄｉｉｉｄｉｉｉｓｔｉｄ（ｙ，ｐｔｓｕｎａｍａｚａｒｄｎ－ｉｈ．Ｃ

5、ｏａｓｔａｌＥｇｉｎｅｅｒｉｎｇ５３２８９３０１在其论文中提出了用于计算港口共振频，）率、共振模态形状和分解由风暴潮和海啸诱发的港湾振荡各模态成分响应幅值的正交模ｅ态分解法，Ｓｏｂ态分解法在数值处理全反射边界条件的过程。作者发现ｙ提出的正交模中存在不足，这将会导致正交模态分解法计算得到不精确的港口共振频率和共振模态形状。本文提出镜像方法，对其全反射边界条件的数值处理过程进行改进，并使用三个数值算例对改进的正交模态分解法进行了验证。虽然正交模态分解法用于计算风暴潮和海喊诱发的港湾振荡各模态响应幅值是以线性

6、理论为基础的，本文使用两组数值验证算例对该方法用于分离港内在弱非线性波况下各共振模态响应幅值的适用性进行了研究。使用正交模态分解法，分离了由孤立波诱发的狭长型矩形港内港湾振荡各模态的响应幅值，并系统地研究了不同的入射孤立波波高和不同的港口底坡对港内相对波能分布的影响：，港内的共振波能主要集中在最低的几个。研究表明当入射孤立波波高较小时一共振模态，高模态仅占有很小的部分能量，港内波能在不；当入射孤立波波高增大时同共振模态上的分布趋向于均匀，高模态占有的波能比例增加。在本文给出的入射孤立波波高和港口底坡的变化

7、范围内，对于相同的入射孤立波波高，港口底坡的变化对于港内相对波能在各模态上的分布影响很小。釆用完全非线性Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ模型，模拟了双色波群引起的狭长型矩形港湾内的共振一一现象个基于最小二乘法的波浪分离程序，将港内的低频波浪成分进。文中提出了步分解为锁相长波和自由长波一。进而研究了港湾处于第共振模态下锁相长波和自由长波的波幅以及它们相对成分随着短波波长的变化，。为了进行对比也考虑了波群未能诱发港湾发生共振的情况：，。研究表明无论港内是否发生共振锁相长波和自由长波的波幅以及它们相对成分均与短波波长密切相

8、关。针对本文中所研究的港口和短波频率的变化－－Ｉ孤立波或波群诱发的港湾振荡研究范围，当港内发生最低模态的共振时，锁相长波波幅总是要小于自由长波波幅，但是当一．６６倍的港口长度时平均短波波长大于０，前者往往要大于后者