1、第一章第一章 波浪理论波浪理论1.波浪分类波浪分类（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/L1/2 为深水波； 1/2h/L1/20 为有限水深波； h/L1/2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2.2.波浪运动控制方程波浪运动控制方程（1）描述一般水流运动方法有两种：一种叫欧拉法，亦称局部法，另一种叫拉格朗日法，亦称全面法（2）描述简单波浪运动的理论： 一个是艾利（Airy）提出的为微幅波理论，另一个是斯托克斯（Stokes）提出的有限振幅波理论参数参数（1）波高 H：两个相邻波峰顶之间的水平距离（2）振幅 a：波浪中心至波峰顶的垂直
2、距离，H=2A（3）波周期 T： 波浪推进一个波长所需的时间（4）波面升高）t, x（：波面至静水面的垂直位移（5）函数表达式：）t -kx（Acos（6）圆频率：T2（7）波速 c： 波形传播速度，即同相位点传播速度，又称相速度建立简单波理论的假设建立简单波理论的假设：流体是均质和不可压缩的，其密度为一常数；流体是无粘性的理想流体；自由水面的压力是均匀的且为常数；水流运动是无旋的；海底水平、不透水；流体上的质量力仅为重力，表面张力和柯氏力忽略不计；波浪属于平面运动，即在 xz 平面内作二维运动。3.3.速度速度的控制方程（拉普拉斯方程的控制方程（拉普拉斯方程） ：02222zx就是势运动的控
3、制方程。4.4.拉普拉斯方程的边界条件：拉普拉斯方程的边界条件：（1）海底表面边界条件：海底水平不透水0z，hz处（2）自由水面动力学边界条件：0)()(21t 22gzxzz（3）自由水面的运动边界条件：自由水面上个点的运动速度等于位于水面上个水质点的运动速度0z xxt ，z处（4）二维推进波，流场上、下两端面边界条件可写为：）z,ct-x（）t,z,x（5.5.微幅波理论假设：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 h6.6.微幅波波面方程：微幅波波面方程：）t-kx（cos2H弥散方程弥散方程）kh（gktanh2波长：波长：）kh（tanh2gTL2
4、波速：波速：）kh（tanh2gTc深水波长：深水波长：2gTL2o深水波速：深水波速：2gTco浅水波长：浅水波长：ghTLs浅水波速浅水波速ghcs7.7.色散色散（弥散弥散）现象现象：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。8.8.微幅波的质点运动轨迹：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）9.9.波浪压力：波浪压力：）t-kx（cos）kh（cosh）hz（kcosh2ggz-pzH第一项为静水压力部分，第二项为动水压力部分。9.9.微幅波的总波能：微幅波的总波能：2kpgH81EEE2米/单位为焦10.10.微幅波波能流微幅波
5、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11.11.波能流计算式：波能流计算式：EcnP n（波能传递率）=sinh2kh2kh121深水时 n=1/2 ; 浅水时 n=111.11.辐射应力辐射应力： 辐射应力是作用在垂直于底面的单位水柱体四个侧面上的由于动量转换而产生的应力的时均值，其单位是 N/m。12.12.斯托克斯波河微幅波的区别斯托克斯波河微幅波的区别: :1.波形上二阶斯洛克斯波波形与微幅波有较大的差别。在波峰处42HH,波面比微幅波抬高了4H，因而变为尖陡；波谷处42HHt, 微幅波也抬高了4H，因而变得平坦。随着波陡增大，抬高值也愈
6、大，峰谷不对称将加剧。2.二维斯托克斯波与微幅波另一个明显的差别是其水质点的运动轨迹不封闭。13.13.特征波定义：特征波定义：（1）按部分大波平均值定义的特征波最大波:T, HHmaxmax波列中波高最大的波浪十分之一大波:T, HH1/101/10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有效波（三分之一大波）:T, HH1/31/3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%13%5%1HHH、。以%1H为例，其定义是指在波列中超过此波高的累积概率为 1%14.频谱频谱（能谱能谱） ：函数 S（）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：方向谱：函数 S（，）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。16.能量主要集中在频率较窄的范围内：理论上能量主要集中在频率较窄的范围内：理论上 S（）分布于=08 之间，但其显著部分集中于一狭窄的频域内。
