1、第二章第二章 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（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）2.2.波浪运动控制方程波浪运动控制方程（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）（t ,x ：波面至静水面的垂直位移（5）函数表达式：）（ t
2、-kxAcos（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） ：02222zx4.4.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：0z，hz（2）自由表面动力学边界条件：0)()(21 t22gzxzz（3）流体界面边界条件：0z xx t，z（4）二维推进波，流场左、右两端面边界条件可写为：）（）（z,ct-xt , z, x5.5.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.色散方程：色散方程：gktanhk
3、h2，tanhkh2gTL2，tanhkh2gTc色散方程在深水情况下的简化：色散方程在深水情况下的简化：gk2，2gTL2o，2gTco色散方程在浅水情况下的简化：色散方程在浅水情况下的简化：hgk22，ghTLs，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.微幅波的总波能：微幅波的总波能：2kpgA21EEE10.10.微幅波波能流微幅波波能流：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
4、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=112.12.斯托克斯波河微幅波的区别斯托克斯波河微幅波的区别: :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。13.13.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
5、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。第三章第三章 波浪传播
6、和破碎波浪传播和破碎1.波浪守恒波浪守恒：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.浅水变形系数浅水变形系数sk：i00iscn2cHHk）（考虑非线性影响的浅水变形系数：2 1.00.820ssLHLh015.00kk）（）（3.波浪折射波浪折射：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
7、 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：斯奈尔定律：常数00csincsin5.折射系数折射系数rk：i0i0rcoscosbbk6.辐聚、辐散：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rk1，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rk1，波高将因折射而减小。7.极限波陡极限波陡（1）深水推进波的极限波陡为：7142.10LHmax00max0）（）（2）有限水深和水平底坡条件下的极限坡陡：tanhkh42.10LHmaxmax）（8.海滩上（浅水）的破碎指标：海滩上（浅水）的破碎指标：8.70hHbbb
