浅水波流相互作用及对小尺度直立柱体载荷的影响研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文浅水波流相互作用及对小尺度直立柱体载荷的影响研究硕士研究生：杨婉秋指导教师：赵彬彬教授学科、专业：力学论文主审人：段文洋教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文浅水波流相互作用及对小尺度直立柱体载荷的影响研究硕士研究生：杨婉秋指导教师：赵彬彬教授学位级别：工学硕士学科、专业：力学所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDe

2、greeofMasterofEngineeringWave-currentInteractioninShallowWateranditsInfluenceontheLoadofSmall-scaleVerticalCylinderCandidate:YangWanqiuSupervisor:Prof.ZhaoBinbinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicsDateofSubmission:Dec.,2017DateofOralExamination:Mar.,2

3、018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学

4、位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日浅水波流相互作用及对小尺度直立

5、柱体载荷的影响研究摘要在近海存在着潮流、风成流等各种形式的水流，波流相互作用在河口、海湾等领域非常普遍。水流的存在导致波浪在传播过程中发生变形，同时其波浪参数和速度场等也会发生改变，因此波流相互作用的研究对于模拟实际的海况和设计海洋建筑物至关重要。本文对周期波与均匀流、周期波与线性剪切流、孤立波与线性剪切流的相互作用进行了时域模拟。使用层析水波理论对波形、波峰下沿水深方向的水平速度分布进行计算。采用有限差分法对层析波浪模型进行求解，应用五点中心差分法进行空间离散，时间步进采用具有四阶精度的Adams预测-校正法。使用Morison方程对小尺度直立柱体

6、进行波流载荷的计算。通过与其他波浪理论结果进行对比，发现对于周期性规则波与均匀流/线性剪切流，孤立波与线性剪切流，各种强弱非线性波与强弱流相互作用的波流场中的波形、速度场、小尺度直立柱体的波流载荷，层析水波理论均能进行准确的求解。同时对于涡量的计算，波浪与涡量为零的均匀流相互作用时，涡量不变，仍为零。波浪与涡量为常数的线性剪切流相互作用时，涡量不变，仍为常数。波浪与涡量为线性变化的非线性剪切流相互作用时，涡量改变，为非线性变化。关键词：波流相互作用；层析水波理论；Morison方程；非线性波哈尔滨工程大学硕士学位论文浅水波流相互作用及对小尺度直立柱体

7、载荷的影响研究ABSTRACTInthecoastalregion,allkindsofcurrentthatcasedbythetideandwindorotherreasonareoftenobserved.Theinteractionbetweenwavesandcurrentsareverycommoninestuaryandbayarea.Wavetransformationwillhappenbecauseofthebackgroundcurrent,meanwhile,thewaveparametersandvelocityfieldw

8、illalsobechanged.Therefore,itisveryimportanttostudythe