海浪理论与计算原理PDF电子书下载

第一章 液体表面波的基本方程及其普遍积分 1

1.1 流体动力学的基本方程 1

1.1.1 理想流体的运动方程 1

前言页 1

1.1.2 连续方程 2

1.1.3 拉格朗日形式的运动方程和连续方程 3

1.1.4 运动方程的几个积分 4

1.1.5 理想流体的边界条件 6

1.1.6 能量，能量变化率和能量通量 8

1.1.7 动量积分，动量通量与辐射应力 11

1.2 表面波问题的精确提法 13

1.3 线性波动(小振幅波动)的基本方程 14

1.4 浅水波动的基本方程 17

1.5 浅水波动的小参数展开法以及静压分布律的导出 19

1.6 二维无旋周期进行波的若干普遍积分性质 23

2.1 简单波动 31

2.1.1 随时间作简谐振动的二维简单波动普遍解 31

第二章 线性波动(小振幅波动)理论 31

2.1.2 二维深水进行波 33

2.1.3 有限常深度水域中的二维进行波 36

2.1.4 驻波·进行波在直墙前的反射 39

2.1.5 三维简单波动 41

2.1.6 简单波动的能量 42

2.1.7 能流 44

2.1.8 两层流体中的二维进行波 46

2.1.9 毛细重力波 50

2.1.10 以定常运动的方法分析进行波 54

2.2 简谐表面压强维持的简单波动 56

2.3 小振幅简单波动的合成 57

2.3.1 概说 57

2.3.2 研究初始扰动引起的波动时初始条件的提法 58

2.3.3 初始扰动引起的波动 59

2.3.4 稳定相原理 65

2.3.5 合成波表视频率与表视波数之间的关系以及位相连续方程 67

2.3.6 群速及其物理意义 71

2.3.7 关于群速的进一步讨论 78

2.4 倾斜水底上波浪的传播 80

2.5 具有复杂水底地形水域上的波动传播·波的折射 87

2.6 具有障碍物的水域中的波动传播·波动绕射 91

第三章 有限振幅波动 95

3.1 引言 95

3.2 斯托克斯波 96

3.2.1 深水三阶斯托克斯波的势函数解 96

3.2.2 深水三阶斯托克斯波的性质 97

3.2.3 深水高阶斯托克斯波简介 101

3.2.4 浅水斯托克斯波 104

3.2.5 斯托克斯波的极限情形 105

3.3 摆线波 106

3.4 椭圆余弦波 110

3.4.1 椭圆余弦波波剖面表达式的导出 111

3.4.2 椭圆余弦波波要素的计算 118

3.5 孤立波 124

第四章 作为随机过程的海浪 127

4.1 海面的描述与海浪谱 127

4.1.1 海浪的复杂性和随机性 127

4.1.2 波面的描述与谱的概念 130

4.1.3 线性海浪理论的优点和限制 141

4.2 海浪谱的形式 142

4.2.1 海浪频谱的形式和特性 142

4.2.2 其它几种常用的海浪频谱 149

4.2.3 常用的海浪方向谱 158

4.3 海浪要素的统计分布 161

4.3.1 波面高度的分布 161

4.3.2 波面极大值的分布 166

4.3.3 波高的分布 169

4.3.4 各种波高间的关系 177

4.3.5 周期和波长的分布 184

4.3.6 波高与周期的联合分布 190

4.4 谱与海浪要素的计算 194

4.4.1 谱与波高、周期和波长的计算 194

4.4.2 谱与波群的计算 204

4.4.3 谱宽度 212

4.5 海浪记录与海浪要素的计算 216

4.5.1 由海浪记录计算海浪要素的手续 216

4.5.2 压力式测波仪记录的换算 220

4.5.3 海浪的统计可变性 225

4.6 海浪频谱的估计 228

4.6.1 谱估计的基本概念 228

4.6.2 由协方差函数估计谱的方法 233

4.6.3 应用快速傅氏变换算法估计谱的方法 242

4.6.4 非平稳情形下的谱估计 246

4.6.5 二阶谱及其估计 249

4.7.1 概说 251

4.7 海浪方向谱的确定 251

4.7.2 应用阵列和傅氏变换得到方向谱的方法 253

4.7.3 应用阵列和参量化得到方向谱的方法 255

4.7.4 方向谱的平滑 259

4.7.5 仪器阵列的分辨力和设计 263

4.7.6 利用自由浮标测定方向谱的方法 269

4.7.7 利用立体摄影得到方向谱的方法 271

4.8 海浪的模拟 276

4.8.1 利用波的叠加进行模拟 276

4.8.2 利用线性过滤进行模拟 279

4.8.3 以造波机模拟海浪 286

4.8.4 以风模拟海浪 291

4.9 海浪组成波间的非线性相互作用 296

4.9.1 二阶非线性相互作用 296

4.9.2 三阶非线性相互作用——共振相互作用 299

第五章 风与海浪 305

5.1 气-水界面附近的流场 305

5.1.1 概说 305

5.1.2 波面附近平均风速分布 308

5.1.3 波动于水面附近诱生的气流速度和应力 317

5.1.4 波面附近气流中的湍流运动 326

5.1.5 波面附近气流压力分布 331

5.1.6 波面附近的气流流线 335

5.1.7 气-水界面下侧水流场结构 341

5.2 风浪生成和成长的机制 348

5.2.1 风浪生成和成长理论的发展 348

5.2.2 Phillips共振机制 355

5.2.3 Miles切流不稳定性机制 368

5.2.4 风浪生成和成长机制理论的验证 380

5.2.5 两层切流模型和风浪的生成 390

5.2.6 波动和气流湍流间的相互作用 397

5.3 风浪谱的成长与参量化 403

5.3.1 以风要素为参量的无因次频谱 404

5.3.2 风浪频谱的平衡域 411

5.3.3 风浪谱的成长 417

5.3.4 以海浪要素为参量的无因次频谱 424

5.4 风浪的计算 430

5.4.1 海浪的能量来源与消耗 430

5.4.2 以特征波计算风浪的方法 440

5.4.3 以谱计算风浪的方法 451

5.4.4 浅水风浪的计算 462

5.4.5 计算风浪的经验公式 469

5.5 涌的传播 473

5.5.1 波动于静止水域中的传播 473

5.5.2 涌要素的计算 484

5.6 风浪与涌的数值计算 495

5.6.1 基于经验公式或谱的方法 495

5.6.2 基于谱组成波成长的方法 499

5.6.3 基于谱的参量化的方法 507

第六章 近岸的海浪 521

6.1 倾斜水底对海浪的影响 521

6.1.1 概说 521

6.1.2 波速、波长及波高的变化 523

6.1.3 波面的变化与破碎 532

6.1.4 波动于倾斜水底上产生的平均水面升降和爬高 556

6.1.5 变浅作用下的波谱和波浪统计特性 567

6.2.1 单频率波的折射和波要素的计算 575

6.2 复杂地形对海浪的作用 575

6.2.2 谱的折射 586

6.2.3 折射理论与计算方法的改进 593

6.2.4 谱与绕射 605

6.3 海浪产生的近岸流和碎波拍 614

6.3.1 近岸流的特征和分析方法 614

6.3.2 沿岸流 622

6.3.3 离岸流和近岸流系 630

6.3.4 碎波拍 641

参考文献 646