Study on quasi three-dimensional numerical model for nonlinear random waves.

非线性随机波准三维数值模型研究。

基本信息

  • 批准号:
    10450180
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.03万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this study, a numerical model of nonlinear, random wave transformation in the vertical two dimensions is developed first. The basic equations of the model are the nonlinear mild-slope equations proposed by Isobe (1994), and an efficient numerical algorithm is developed in addition to the boundary condition at the wave generator which can generate long waves as well. A moving boundary is installed to deal with the wave motion in the surf zone. By integrating these factors, a numerical model is proposed to predict the profile, velocity and turbulence of random waves on a general topography from deep to shallow water. A two dimensional experiment is performed to develop and verify the numerical model by measuring the wave field including the swash zone.Next, the breaking criteria of short-crested random waves is studied to incorporate with a three dimensional numerical model for random waves. A short-crested random wave basin is developed to reproduce short-crested random wave fields. The wave generator is more sophisticated than existing ones, with a stable feed back system to absorb reflected waves. Data for the breaking criteria are obtained by experiments by this wave basin.To develop a quasi-three dimensional numerical model of nonlinear random waves, numerical models of wave transformation are developed based on the nonlinear mild-slope equations and Boussinesq equations. These models are verified by applying to the wave diffraction and run-up problems. By combining the Boussinesq equations model with a model to predict the vertical velocity distribution due to undertow, a quasi-three dimensional numerical model of nonlinear random waves is developed.
在这项研究中,首先开发了垂直二维非线性随机波变换的数值模型。模型的基本方程是Isobe(1994)提出的非线性缓坡方程,除了波发生器的边界条件外,还开发了一种有效的数值算法,可以产生长波。安装移动边界来处理冲浪区的波浪运动。通过整合这些因素,提出了一个数值模型来预测从深水到浅水的一般地形上随机波的轮廓、速度和湍流。通过测量包括斜流区在内的波场,进行了二维实验来开发和验证数值模型。接下来,研究了短峰随机波的破坏准则,并将其与随机波的三维数值模型结合起来。开发了短峰随机波盆来再现短峰随机波场。该波发生器比现有的波发生器更复杂,具有稳定的反馈系统来吸收反射波。为了建立非线性随机波的准三维数值模型,基于非线性缓坡方程和Boussinesq方程建立了波浪变换的数值模型。这些模型通过应用于波衍射和助跑问题得到验证。通过将 Boussinesq 方程模型与预测底流引起的垂直速度分布的模型相结合,建立了非线性随机波的准三维数值模型。

项目成果

期刊论文数量(48)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
有川太郎・磯部雅彦: "非線形緩勾配方程式を用いた砕波モデルの構築" 海岸工学論文集. 45. 141-145 (1998)
Taro Arikawa 和 Masahiko Isobe:“利用非线性缓坡方程构建破浪模型”海岸工程杂志 45. 141-145 (1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
鄭 培喜、余 錫平、磯部雅彦: "遡上波の高精度数値計算法の開発"海岸工学論文集. 46. 181-185 (1999)
郑培熙,余秀平,矶部雅彦:“助跑波高精度数值计算方法的发展”,海岸工程学报,46. 181-185 (1999)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Abohadima, S.M.Isobe: "On dispersion property of mild slope equation"Coastal Engineering Journal. 41(2). 183-200 (1999)
Abohadima,S.M.Isobe:“论缓坡方程的色散特性”海岸工程杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Abohadima,S.M.Isobe: "On dispersion property of mild slope equation"Costal Engineering Journal. 41(2). 183-200 (1999)
Abohadima,S.M.Isobe:“论缓坡方程的离散性”海岸工程杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
P.Zheng and M.Isobe: "Analysis of dispersion and shoaling characteristics of linearized mild-slope equations" Coastal Engineering Journal. 40・2. 177-189 (1998)
P.Zheng 和 M.Isobe:“线性缓坡方程的分散和浅滩特性分析”海岸工程杂志 40・2(1998)。
  • DOI:
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