全水深非线性波传播三阶模型与模拟研究

"改进的全水深非线性波传播模型及其模拟 (2010年)" 本文主要讨论了对全水深非线性波浪传播模型的改进，以更好地模拟真实海洋环境中波浪的行为。传统的波浪传播模型分为两类：完全频散性的线性缓坡方程（如MSE和EMSE）以及弱频散性的非线性Boussinesq型方程。前者适用于大范围水域，但对浅水和非线性效应的模拟效果有限，后者则擅长描述浅水区域的非线性波浪变形，但在深水区域的应用存在困难。 研究者在此基础上建立了一个保留三阶项的数学模型，这个三阶模型能够同时考虑波浪的频散性、非线性、破碎现象以及摩阻能耗等关键因素，从而实现全水深的数值模拟。模型的验证过程通过椭圆浅滩地形和单坡地形的比较来进行。在椭圆浅滩地形上，三阶模型相较于二阶模型和线性近似模型，更接近实际试验结果，这表明三阶模型在联合折射和绕射中的非线性效应更准确。而在单坡地形中，三阶模型的表现与二阶模型相当，均能有效地体现浅水区的非线性特征及波浪破碎过程，相比之下，低阶线性模型对波高的模拟则显著偏低。 该模型的改进对于理解和预测海洋环境中波浪的行为具有重要意义，尤其是在复杂地形和深浅水过渡区域，它能提供更为精确的波浪动力学信息。这对于海洋工程、海岸防护设计、海上结构安全评估以及海洋能源开发等领域都有重要的应用价值。通过这样的全水深模型，科学家和工程师可以更好地预测和控制波浪对海岸线、海上设施以及海洋生态系统的影响。 关键词涉及了完全频散性、非线性、缓坡方程、Boussinesq方程、波浪破碎和椭圆浅滩地形，这些关键词揭示了研究的核心内容和研究方法。该论文属于工程技术领域，对提高波浪模拟的精度和适用范围有重要贡献，特别是在处理深水与浅水交接地带的复杂问题时，这一改进的全水深非线性波传播模型显示出了它的优越性。