海洋工程波浪力学PDF电子书下载

第1章 波动方程 1

1.1流体力学基本方程 1

1.1.1连续方程 1

1.1.2运动方程 2

1.1.3理想流体非定常无旋运动的拉格朗日积分 3

1.2波浪运动基本方程及定解条件 5

1.2.1势波理论 5

1.2.2基本方程与定解条件 6

第2章 线性波理论 10

2.1常深度小振幅波理论 10

2.1.1边界条件的简化 11

2.1.2基本方程的解 13

2.2线性波的特性 14

2.2.1波面方程 14

2.2.2弥散关系 15

2.2.3水质点的速度和加速度 16

2.2.4水质点的运动轨迹 17

2.2.5波动压强 19

2.2.6波动能量 20

2.3线性波的两种极限情况 24

2.3.1深水波 25

2.3.2浅水波 27

2.3.3三种波浪的汇总 28

2.4波浪的叠加 29

2.4.1驻波 29

2.4.2波群 33

2.5平面斜向波 35

第3章 非线性波浪理论 37

3.1斯托克斯波浪理论 37

3.1.1控制方程及基本求解理论 38

3.1.2斯托克斯二阶波 40

3.1.3斯托克斯三阶波 48

3.1.4斯托克斯五阶波 49

3.1.5 Stokes五阶波中超越方程的求解 51

3.2流函数波浪理论 54

3.3椭圆余弦波 56

3.3.1椭圆余弦波的主要结果 57

3.3.2椭圆余弦波的极限情况 60

3.4孤立波 61

3.5波浪理论的适用性 63

第4章 波浪的传播与变形 66

4.1波浪在深水中的弥散与传播 66

4.2波浪的浅水效应 68

4.2.1波浪守恒 68

4.2.2波浪浅水变形 69

4.2.3波浪的折射 71

4.3波浪的反射 76

4.4波浪的绕射 77

4.5波浪的破碎 79

4.5.1波浪破碎原因 79

4.5.2破碎波类型 79

4.6复杂地形情况下的波浪传播与变形数值计算 81

4.6.1 Boussinesq类方程 81

4.6.2缓坡方程 81

4.6.3谱模型 82

4.6.4非线性浅水方程模型 82

4.6.5模型比较分析与应用范围推荐 82

4.6.6应用案例介绍与分析 83

第5章 随机波浪理论 88

5.1海浪的观测与描述 88

5.1.1海浪是随机过程 88

5.1.2随机变量及其统计特征 90

5.2随机海浪的统计特征 94

5.2.1波要素及特征波定义 94

5.2.2波高分布 96

5.2.3最大波高分布 102

5.2.4周期分布 104

5.2.5波高与周期联合分布 107

5.3随机波浪的谱特性 107

5.3.1波浪谱 108

5.3.2常见的波浪频谱 113

5.3.3方向谱 118

5.3.4谱与海浪要素的关系 120

5.4随机波浪的数值模拟 121

5.4.1二维不规则波的数值模拟 121

5.4.2三维波面的数值模拟 124

5.5海浪的长期统计分布规律 125

5.5.1波浪散布图 125

5.5.2年极值波高的长期分布 126

5.5.3重现期 127

5.5.4设计波浪要素 128

5.5.5遭遇概率 128

第6章 作用在小尺度结构物上的波浪力 130

6.1概述 130

6.2海流中的圆柱体 132

6.2.1势流理论 132

6.2.2粗糙圆柱体 137

6.2.3倾斜圆柱体 137

6.2.4绕流升力 137

6.3作用在直立柱体上的波浪力 139

6.3.1莫里森方程 139

6.3.2作用在单柱体上的波浪力 141

6.3.3线性波作用下直立圆柱体上的波浪力 142

6.3.4单柱体上的横向力 145

6.3.5群柱体上的波浪力 147

6.4水动力系数 151

6.4.1水动力系数的确定方法 151

6.4.2影响因素 153

6.4.3规范建议值 156

6.5莫里森公式的修正 157

6.5.1倾斜柱体上的波浪力 157

6.5.2海底管道上的作用力 159

6.5.3自由液面影响 161

6.6波流共同作用下的波浪力计算 162

6.6.1水流对波浪运动特性的影响 162

6.6.2波浪力的计算 165

6.7随机波浪力的计算 165

6.7.1特征波法 166

6.7.2谱分析法 166

第7章 作用在大尺度结构物上的波浪力 175

7.1绕射理论 175

7.1.1绕射理论基本概念 175

7.1.2线性绕射问题的控制方程 176

7.1.3线性绕射波浪力 177

7.1.4绕射系数 178

7.2大直径直立圆柱体波浪力分析 178

7.2.1控制方程及速度势的求解 179

7.2.2大直径柱体上的线性波浪力 181

7.3任意形状三维结构物上的波浪力 184

7.3.1格林函数G（x，y，z；ξ，η，ζ） 185

7.3.2源强度函数f（ξ，η，ζ）的确定 186

7.3.3 Fredholm积分方程的数值解 187

7.3.4波浪力的计算 188

7.4大尺度水下潜体上的波浪力 188

7.4.1弗汝德-克雷洛夫假定法 189

7.4.2长方潜体上的波浪力 190

7.4.3直立圆柱潜体上的波浪力 192

7.4.4水平圆柱潜体上的波浪力 195

7.4.5水平半圆柱潜体上的波浪力 196

7.4.6半球潜体上的波浪力 197

7.5固定物体上的二阶波浪力 199

7.5.1二阶绕射问题控制方程 200

7.5.2作用在结构物上的波浪力 201

7.5.3二阶波浪力 203

7.6作用在大型浮体上的波浪力 204

7.6.1坐标系 205

7.6.2线性势流理论 205

7.6.3波浪作用力 207

7.6.4波浪力作用下浮体结构运动方程 209

附录 211

附录A泰勒级数 211

附录B三角函数 211

附录C双曲函数 212

附录D雅可比椭圆函数 213

附录E贝塞尔函数 214

附录F Matlab函数 214

参考文献 219