近岸水波的数值方法PDF电子书下载

第1章 引论 1

1.1 近岸水波动力学的主要研究方法 1

1.2 近岸水波数学模型的主要类型 3

1.3 近岸水波数值计算方法的特点和发展趋势 5

1.4 本书内容概要 6

第一篇 近岸水波的数学模型 11

第2章 近岸水波现象 11

2.1 近岸水波的力学成因 11

2.2 规则水波的描述方法 13

2.3 规则水波的传播规律 19

2.4 不规则水波的统计特征 28

2.5 近岸水波的变形现象 37

2.6 近岸水波的伴生现象 52

第3章 水波属性的数学表述 58

3.1 水波的传播属性 58

3.2 水波的频散特性 62

3.3 水波的非线性特性 66

3.4 水波的衰变特性 70

3.5 水波的耗散特性 71

3.6 水波属性的相互影响 73

第4章 水波动力学的流体力学基础 81

4.1 流体运动学的基本概念 81

4.2 流体动力学的基本方程 89

4.3 紊流现象及其基本理论 98

4.4 势流理论及其变分原理 114

4.5 线性波的理论基础 118

第5章 近岸水波方程 123

5.1 基于直接积分方法的近岸水波方程 123

5.2 基于Hamilton变分原理的近岸水波方程 134

5.3 基于Hamilton正则方程的近岸水波方程 140

5.4 缓坡类近岸水波方程 146

5.5 浅水类近岸水波方程 154

第6章 近岸水波方程的修正和拓展 167

6.1 基本原则 167

6.2 海床的摩阻效应 169

6.3 水面风的拖曳效应 177

6.4 波破碎效应 180

6.5 Coriolis效应 186

第二篇 近岸水波的数值方法 191

第7章 绕射方程的边界单元法 191

7.1 基本方程和边界条件 191

7.2 边界积分方程及基本解 195

7.3 边界单元的类型 200

7.4 单元积分 203

7.5 边界元方程的形成和求解 207

7.6 典型绕射问题的数值解 209

7.7 水体共振问题的数值解 212

第8章 稳态缓坡方程的有限单元法 218

8.1 基本方程及边界条件 218

8.2 定解问题的积分表述 220

8.3 有限单元的类型和形函数 222

8.4 单元近似和单元积分 229

8.5 无限元和无反射条件的处理方法 233

8.6 有限元方程的集成和求解 238

8.7 折射和绕射联合作用问题的数值解 241

8.8 海湾水体共振问题的数值解 244

8.9 近岸海域含破碎区问题的数值解 247

第9章 瞬态缓坡方程的有限差分法 250

9.1 基本方程和边界条件 250

9.2 瞬态缓坡方程的差分化 252

9.3 经典波动方程的高阶差分法 258

9.4 单向波方程和无反射条件 261

9.5 绕射问题的数值解 266

9.6 折射和绕射联合作用问题的数值解 269

9.7 近岸海域含破碎区问题的数值解 272

第10章 浅水波方程的特征差分法 275

10.1 基本方程 276

10.2 特征曲面和特征方程 278

10.3 一阶特征差分格式 283

10.4 二阶特征差分格式 286

10.5 杭州湾涌潮传播过程的数值解 288

第11章 浅水波方程的有限体积法 291

11.1 基本方程及其守恒形式 292

11.2 基本方程的离散 294

11.3 通量计算的基本方法 296

11.4 基于Riemann解的通量计算格式 300

11.5 通量计算的高分辨格式 309

11.6 有限体积法的网格和单元控制体 315

11.7 源项处理方法 318

11.8 溃坝水流的数值解 319

11.9 海啸波传播过程的数值解 322

第12章 Boussinesq方程的有限差分法 325

12.1 基本方程及边界条件 326

12.2 时间步进方法 327

12.3 空间离散方法 328

12.4 浅水破碎模型 331

12.5 动边界的处理方法 332

12.6 孤立波变形和爬坡问题的数值解 334

12.7 近岸波流共同作用问题的数值解 337

第13章 势流方程的边界单元法 341

13.1 基本方程及边界条件 342

13.2 边界积分方程及其离散求解 345

13.3 满足自由水面条件的频域基本解 351

13.4 时域自由水面的样条函数近似 354

13.5 线性波和固定物体相互作用问题的数值解 355

13.6 线性波和浮体相互作用问题的数值解 359

13.7 非线性波演进过程的数值解 364

第14章 Navier-Stokes方程的有限体积法 366

14.1 基本方程及边界条件 367

14.2 时间步进的策略 369

14.3 Poisson方程的有限差分法 370

14.4 对流扩散方程的有限体积法 373

14.5 自由水面的跟踪和捕捉 375

14.6 造波和消波的数值模拟 378

14.7 水柱坍落过程的数值解 380

14.8 斜坡上水波变形过程的数值解 383

14.9 破碎波波形演变过程的数值解 386

第15章 Navier-Stokes方程的光滑粒子法 388

15.1 光滑粒子法的基本原理 388

15.2 流体力学基本方程的离散 397

15.3 时间步进格式 399

15.4 紊流模型 402

15.5 固壁边界条件的处理方法 404

15.6 液舱晃荡问题的数值解 407

15.7 浮体和波浪非线性相互作用问题的数值解 409

15.8 物体入水问题的数值解 414

参考文献 417