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港池对不同初始扰动响应的数值模拟研究
| 论文题名： | 港池对不同初始扰动响应的数值模拟研究 |
| 关键词： | 孤立波;初始扰动响应;数值模拟;港口工程;港口共振 |
| 摘要： | 随着港口工程的日益发展，其地位在国民经济发展中越来越重要。但是复杂的海洋环境，对港口的安全提出了更高的要求。由于受到外海波浪、大气压波动、风、潮汐等因素的影响，港口会发生共振，进而对港口的泊稳条件造成严重危害，直接影响港口的正常运营。因此，港口共振现象是港口在设计和规划过程中所必须要考虑的因素。 本文首先介绍了港口共振的研究背景和意义，并说明了国内外学者对港口共振问题的数学模型、物理模型试验研究进展和发展趋势。其次介绍了本文采用的数学模型是MIKE21-BW模块，该模型是基于改进的Boussinesq方程建立的，文中详细介绍了Boussinesq方程及其数值解法，并对MIKE21-BW模块的波浪模型和边界层处理进行了阐述。最后本文采用MIKE21-BW模块模拟了孤立波、N型波浪以及高斯型初始波面作用下矩形港、圆形港、双圆形港、不规则形状港和封闭圆形港的港口共振，并对模拟结果进行了分析。当孤立波从外传入港内，会引起港内水体振荡并被反射，港内波面扰动是一个随时间变化的瞬变波动过程。通过基于连续小波变换的时频分析结果并与现有的理论值进行比较发现，孤立波引起的振荡其主要能量主要集中在港池第一振荡模态上。当N型波浪从外海传入港内，同样引起港内水体振荡并被反射，和孤立波的作用情况相比较，N型波浪引起的港池振荡更为剧烈，且持续时间更长。通过小波变换的分析结果与现有的理论值进行比较发现，N型波浪引起的振荡其主要能量主要集中在港池的第一振荡模态上;此外对双圆形港池而言，N型波浪会引起内外港池的振荡能量集中在不同的振荡模态上。最后模拟了高斯型初始扰动激发的封闭和开口圆形港口的响应，发现对于封闭圆形港池，本文的方法不在适用;对于开口圆形港池，高斯型初始波面初始位置不同会引起不同的振荡模态。 |
| 作者： | 孙忠顺 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 马小舟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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