马蹄波波形特征和对圆柱作用实验研究

为了研究真实海洋表面马蹄波特性以及对建筑物的作用,通过物理模型实验研究了马蹄波的波形特征参数以及马蹄波对圆柱体的作用。实验中通过对浪高仪采集的波面升高时间历程曲线进行分析得出了不同水深情况下马蹄波的垂向几何特征,并通过快速傅里叶变换得出了马蹄波波幅谱的特征,研究了马蹄波各组成波波幅沿空间的变化从而得出了圆柱存在对马蹄波演化的影响,同时给出马蹄波绕射形成的波面分布和不同频率谐波在圆柱周围的分布,讨论了马蹄波不同于Stokes波对圆柱作用的特征。结果表明,马蹄波波形受水深影响较大,水深越浅,马蹄波的波面形状越接近椭圆余弦波。圆柱体的存在干扰了马蹄波不稳定的增长,使其在接近圆柱时呈下降趋势,导致不稳定幅值最大值的位置提前并且出现在偏离圆柱迎浪点的侧表面,从而使圆柱受到侧向力的作用。     

马蹄波波形几何参数的试验研究

为了研究真实海洋表面马蹄波的波形特征,通过物理模型试验研究了马蹄波的波形特征参数。研究中通过引入满足共振条件的扰动波成功在试验室内产生了马蹄波,测量和分析了马蹄波的波面升高和水平弧形波峰的几何特征,定义了新的垂向几何参数和水平几何特征参数,给出了不同水深情况下的这些参数的结果,得出了水深对马蹄波几何形态的影响。理论分析了马蹄波的横向结果,并与试验测量结果和弧形处理结果进行了对比。结果表明,马蹄波波形受水深影响较大;水深越浅,马蹄波的波面形状越接近椭圆余弦波,横向波长也越大。