第二章 波浪理论1.波浪分类(1)按波浪形态:分为规则波和不规则波(2)按波浪传播海域的水深:h/L≥1/2 为深水波;1/2>h/L>1/20 为有限水深波;h/L≤1/2 为浅水波(3)按波浪破碎与否:分为破碎波、未破碎波和破后波(4)按波浪运动的运动学和动力学处理方法:分为微幅波(线性波)和有限振幅波(非线性波)2.波浪运动控制方程 (1)振幅A:波浪中心至波峰顶的垂直距离,H=2A(2)波高H:两个相邻波峰顶之间的水平距离(3)波周期T: 波浪推进一个波长所需的时间(4)波面升高 :波面至静水面的垂直位移 (5)函数表达式: (6)圆频率: (7)波速c: 波形传播速度,即同相位点传播速度,又称相速度 3.速度的控制方程(拉普拉斯方程): 4.拉普拉斯方程的边界条件:(1)海底表面边界条件: , (2)自由表面动力学边界条件: (3)流体界面边界条件: , (4)二维推进波,流场左、右两端面边界条件可写为: 5.微幅波理论假设:假设运动是缓慢的,波动的振幅A远小于波长L或水深h ★6.色散方程: , , 色散方程在深水情况下的简化: , , 色散方程在浅水情况下的简化: , ,★7.色散(弥散)现象:不同波长(或周期)的波以不同速度进行传播最后导致波的分散现象称为波的色散现象。
8.微幅波的质点运动轨迹:封闭椭圆(深水情况下,轨迹为一个圆)9.微幅波的总波能:10.微幅波波能流:波浪在传播过程中存在能量传递,通过单宽波峰线长度的平均的能量传递率称为波能流 11.波能流计算式: n(波能传递率)= 深水时n=1/2 ; 浅水时n=1★12.斯托克斯波河微幅波的区别:二阶斯洛克斯波波形与微幅波有较大的差别在波峰处 ,波面比微幅波抬高了,因而变为尖陡;波谷处, 微幅波也抬高了,因而变得平坦随着波陡增大,抬高值也愈大,峰谷不对称将加剧斯托克斯波不适于浅水情况,适于深水情况13.特征波定义:(1)按部分大波平均值定义的特征波①最大波波列中波高最大的波浪 ②十分之一大波波列中各波浪按波高大小排列后,取前面1/10个波的平均波高和平均周期 ③有效波(三分之一大波)按波高大小次序排列后,取前面 1/3个波的平均波高和平均周期 (2)按超值累积概率定义的特征波常用有以为例,其定义是指在波列中超过此波高的累积概率为1%14.频谱(能谱):函数S(σ)就相当于波能密度相对于组成波频率的分布函数,这一函数称为波频谱,通常简称为频谱。
由于它反映波能密度分布,所以又称为能谱15.方向谱:函数S(σ,θ)相当于波能密度相对于组成波的频率和方向的分布,这是一种二维谱,通常称为方向谱 第三章 波浪传播和破碎1.波浪守恒:考虑一列规则波仔变水深中传播在传播中随着水深变化,波速,波长,波高和波向都将发生变化,但是波周期则始终保持不变★2.浅水变形系数: 考虑非线性影响的浅水变形系数:★3.波浪折射:随着水深变浅,如果波向与海底等深线斜交,波向将发生变化,即产生折射波浪斜向进入浅水区后,同一波峰线的不同位置将按照各自所在地点的水深决定其波速,处于水深较大位置的波峰线推进较快,处于水深较小位置的推进较慢,波峰线就因此而弯曲并逐渐趋于与等深线平行,波向线(波速矢量k相连而形成的表达波浪传播方向的曲线)则趋于垂直于岸线波峰线和波向线随水深变化而变化的现象称为波浪折射4.斯奈尔定律:5.折射系数:6.辐聚、辐散:在海岬岬角处,波向线将集中,这种现象称为辐聚,此处>1,波高将因折射而增大;在海湾里,波向线将分散,称为辐散,此处<1,波高将因折射而减小7.极限波陡(1)深水推进波的极限波陡为:(2)有限水深和水平底坡条件下的极限坡陡:8.海滩上(浅水)的破碎指标: 。