7-波浪模型综述
第六章-波浪理论 ppt课件
农民生活的艰辛与乐趣农民生活是一种与大自然紧密相连的生活方式，他们依赖土地和农业劳动来维持生活。
在农民的生活中，既有艰辛和辛苦，同时也有乐趣和满足。
本文将探讨农民生活中的艰辛和乐趣，并展示他们独特的生活方式。
农民生活的艰辛主要体现在日常的劳动和生活条件上。
农民们需要早起、晚归，不论天气条件如何都要投身于农业劳动。
他们需要在烈日下或严寒中进行农田的耕种、播种、收割等各项工作。
长时间的劳动导致农民们身体劳累，经常面临睡眠不足，甚至可能面临长期的慢性疲劳。
此外，农民生活所处的环境通常较为贫困，基础设施相对不完善，生活水平相对较低，这给农民带来了各种各样的困难和挑战。
尽管农民生活充满了艰辛，但他们也能找到乐趣和满足感。
农田劳作的过程中，农民们亲密接触大自然，感受四季的轮回和物候的变化。
他们在田间地头亲手栽种、培育庄稼，见证着一粒粒种子的发芽、生长、开花、结果的过程，将辛勤的付出转化为丰收的喜悦。
此外，农民们还能享受到自然风光和宜人的农村环境，呼吸新鲜的空气，远离喧嚣和污染，体会宁静和宽广的心境。
这些都是城市生活所无法带来的乐趣和满足。
农民生活中还有许多独特而有趣的传统和文化活动。
例如，农历新年是农民们最重要的传统节日之一。
他们会进行一系列的庆祝活动，如贴春联、放烟花、祭祖、拜年等，传承和弘扬着中华民族的优秀传统。
此外，农民们经常组织一些集体劳动和社交活动，如田间劳作互助、聚餐聊天等，这不仅加强了农民之间的交流与合作，更增加了他们的生活乐趣和满足感。
与此同时，农民们的生活也饱含着对家园的热爱和保护意识。
他们经过多年的努力和辛勤劳动，培育和守护着自己的土地。
农民们通常会采取可持续的耕作方式，保护土壤和水源，避免使用过量的化肥和农药。
他们注重农业生产的生态和环境效益，尽可能地使农田保持自然的状态，这也体现出他们对大自然的敬畏和对环境的责任感。
总而言之，农民生活是一个既艰辛又充满乐趣和满足感的生活方式。
农民们通过自己的劳动获得了与大自然亲近的体验，同时也享受到了农田带来的丰收的喜悦。
波浪理论及其计算原理
第七章波浪理论及其计算原理在自然界中，常可以观察到水面上各式各样的波动，这就是常讲的波浪运动。
波浪是海洋中最常见的现象之一，是岸滩演变、海港和海岸工程最重要的动力因素和作用力。
引起海洋波动的原因很多，诸如风、大气压力变化、天体的引力、海洋中不同水层的密度差和海底的地震等。
大多数波浪是海面受风吹动引起的，习惯上把这种波浪称为“风浪”或“海浪”。
风浪的大小取决于风速、风时和风区的太小。
迄今海面上观测到的最大风浪高达34m。
海浪造成海洋结构的疲劳破坏，也影响船舶的航行和停泊的安全。
波浪的动力作用也常引起近岸浅水地带的水底泥沙运动，致使岸滩崩塌，建筑物前水底发生淘刷，港口和航道发生淤积，水深减小，影响船舶的通航和停泊。
为了海洋结构物、驾驶船舶和船舶停靠码头的安全，必须对波浪理论有所了解。
当风平息后或风浪移动到风区以外时，受惯性力和重力的作用，水面继续保持波动，这时的波动属于自由波，这种波浪称为“涌浪”或“余波”。
涌浪在深水传播过程中，由于水体内部的摩擦作用和波面与空气的摩擦等会损失掉一部分能量，主要能量则是在进人浅水区后受底部摩阻作用以及破碎时紊动作用所消耗掉。
为了研究波浪的特性，对所生成的波浪或传播中的波浪加以分类是十分必要的。
一般讲，平衡水面因受外力干扰而变成不平衡状态，但表面张力、重力等作用力则使不平衡状态又趋于平衡，但由于惯性的作用，这种平衡始终难以达到，于是，水体的自由表面出现周期性的有规律的起伏波动，而波动部位的水质点则作周期性的往复振荡运动，这就是波浪的特性。
波浪可按所受外界的干扰不同进行分类。
由风力引起的波浪叫风成波。
由太阳、月亮以及其它天体引力引起的波浪叫潮汐波。
由水底地震引起的波浪叫地震水波由船舶航行引起的波浪叫船行波。
其中对海洋结构安全影响最大的是风成波。
风成波是在水表面上的波动，也称表面波。
风是产生波动的外界因素，而波动的内在因素是重力。
因此，从受力来看，风成波称为重力波。
视波浪的形式及运动的情况，波浪有各种类型。
波浪理论丨所有波浪基础信息
波浪理论丨基础知识波浪理论是20世纪30年代，由拉尔夫·尼尔森·艾略特发现的股票市场价格以可识别的模式趋势运动和反转。
他辨别出的这些模式在形态上不断重复，但不一定在时间上或幅度上重复。
艾略特分离出了13种这样的模式或称为“波浪”，他们在市场的加上数据中反复出现。
那么，什么叫做波浪理论呢？在各个市场中，价格前进最终采取一种特定结构的五浪形态。
这些浪中的三个，分别标识为1、3、5，实际影响这种有向运动，而他们又被两个逆势的休整期所分割，标示为2和4。
对于将要发生的整个有向运动，这两个休整期是必不可少的。
注意事项：1)浪2永远不会运动得超过浪1的起点；2)浪3永远不是最短的一浪；3)浪4永远不会进入浪1的价格领地；这三点是波浪理论中永恒之处。
波浪理论丨结构艾略特波浪有两种发展方式，分别为：驱动的和调整的。
驱动浪有一个五浪结构，调整浪有一个三浪结构或其变体；在图中，1、3、5浪采用的是驱动方式，所以其结构称之为“驱动的”，是因为他们有力地推进市场；而所逆势的休整期采用调整方式，其中2、4浪就是调整方式，因为每一浪都作为一种对前面的驱动浪的反应出现的，但仅仅完成部分回撤，或称之为“调整”。
因此，一个包含八个浪的完整循环由两个截然不同的阶段组成：五浪驱动阶段（也称之为：“五浪”），三浪调整阶段（也称之为“三浪”）其中五浪用数字表示：1、2、3、4、5；三浪用字母表示“A、B、C；从最初的八浪循环结束之后，一个相似的循环会接着发生，这个循环后面会跟着另一个五浪运动。
这种完整的发展，最终产生了一个比组成它的各浪大一浪级的五浪模式。
然后，这个浪级更大的五浪模式又被相同浪级的三浪模式所调整，完成一个更大浪级的完整循环。
那么，从中可以看出，在大浪级的子浪1、3、5细分成了五浪的驱动浪；而子浪2、4则再细分成“三浪”的调整浪。
但无论浪级如何，形态是不变的。
结构要点：驱动浪并不总指向上，而调整浪也并不总指向下。
第7章波浪理论(PPT 精品)
当L/2≤ｈ＜∞时，有ｅ-ｋｈ→０，因此
ae kz ae
kz
(
1 h ) 2
(7-33)
24
25
深水波传播速度与波长、周期的变化关系： L 50 60 70 C T 80 90 100 110 120 130 140
8.83 9.68 10.45 11.19 11.86 12.50 13.11 13.70 14.26 14.80 5.66 6.20 6.70 7.15 7.59 8.00 8.39 8.76 9.12 9.46
令z=η,自由表面上相对压力p=0。为使边界条 件线性化，假定速度平方v２→0 而得到。
7
在z=0处满足（自由面边界条件的近似）:
1 g t
z 0
（7-11）
小振幅波的基本方程与边界条件为:
2 2 x 2 z 2 0 (h z , 0 ( z -h) z 1 g t z 0 x )
中等水深波：波速是波长与水深的函数
18
§7-4 流体质点的轨道运动 深水波：流体质点沿圆周等速运动 轨圆半径ｒ= a e k z
浅水波：流体质点作椭圆轨道运动
长轴从波面到水底不变，短轴从底部的零值逐渐 增加到波面处的波振幅ａ。 中等水深波：流体质点作椭圆轨道运动长短轴 19 均沿水深变化。
证明如下： 由（7－15）
a 浅水波： kh
a ( z h) h
(7-32)
轨道为椭圆，长轴不变，短轴随水深逐渐减 小，在底部为零，波面处为振幅ａ
深水波: 将α 、β中的双曲函数展开
e kz e kh e kz e kh a e kh e kh
波浪理论的原理和应用
波浪理论的原理和应用1. 原理介绍波浪理论是一种描述水波运动的数学理论，通过对水波的传播、干涉和衍射等现象进行研究，来解释波浪的形成和变化。
波浪通常是由风力、地震或潮汐等因素引起的水面运动所产生的，因此波浪理论也广泛应用于海洋工程、航海和天气预报等领域。
2. 波浪类型根据波浪的特征和形成原因，波浪可以分为以下几种类型：•传统波浪：由风力引起，在海洋中传播并最终破碎。
传统波浪的高度和频率取决于风力的强弱和持续时间。
•音速波浪：音速波浪是一种特殊的波浪类型，它的速度接近声速。
•温度波：由温度差异引起的波浪，例如热气球上升时形成的波浪。
3. 波浪的基本参数波浪具有下列基本参数，用于描述波浪的特性：•波长（Wavelength）：波浪的长度，即相邻两个波峰或波谷之间的距离。
•波高（Wave height）：波浪波峰和波谷之间的垂直距离。
•周期（Period）：波浪传播一个波长所需要的时间。
•相速度（Phase velocity）：波浪传播的速度。
4. 波浪的传播波浪的传播是指波浪从产生地传播到目的地的过程。
波浪在传播过程中会遇到折射、反射和衍射等现象，这些现象使得波浪的传播路径发生变化。
•折射：当波浪传播通过介质变化时，波峰和波谷会发生偏折。
•反射：波浪碰到障碍物时，会发生反射现象，即部分波浪被反射回去。
•衍射：波浪遇到障碍物或传播路径发生变化时，会发生衍射现象，即波浪通过障碍物的侧边传播。
5. 波浪的干涉波浪的干涉是指两个或多个波浪相遇并产生干涉现象的过程。
干涉现象会导致波峰和波谷的增强或抵消，从而改变波浪的形状和能量。
•构造性干涉：当两个波浪相遇并位于同相位时，会出现波峰和波峰相加或波谷和波谷相加的情况，使得波浪的振幅增强。
•破坏性干涉：当两个波浪相遇并位于反相位时，会出现波峰和波谷相加的情况，使得波浪的振幅减小甚至消失。
6. 波浪的应用波浪理论除了在理论物理研究中有着重要的地位外，还应用于许多实际领域。
波浪理论
的水平分速 u 和竖直分速 w 可由速度势函数φ=（x,z,t）导出，即
由流体的连续方程
u(x, z, t) = ∂∅ , w(x, z, t) = ∂∅
∂x
∂z
∂∅ + ∂∅ = 0
∂x ∂z
将二式联立可得势波运动的控制方程，即拉普拉斯（Laplace）方程：
∅（x，z，t） = ∅（x − ct，z） 式中，c 为波速，x-ct 表示波浪沿 x 正方向推进。
从上面可以看出，描述波浪运动的方程（3-3）是线性的，但是边界条件（3-6）和（ 3-7） 是非线性的，所以，对于由方程式（3-3）和（3-5）~（3-8）构成了波动方程的定解问题仍 然是一个非线性问题，而对方程及非线性边界条件的不同处理形式，就形成了用于行波计算 的多种波浪理论。
∂x
+
(∂∅)2] ︱
∂z
z=η
+
gη
=
0
∂η + ∂η ∙ ∂∅ − ∂∅ = 0, (z = η)
∂t ∂x ∂z ∂z （3） 上、下两端边界条件。 对于简单波动，认为它在空间和时间上是周期性的，即：从空间和 时间上看，同一相位 点的波要素值是相同的。可以写成
∅（x，z，t） = ∅（x + L，z，t） = ∅（x，z，t + T) 其中，L、T 分别为波浪的波长和周期。 而对于二维波推进波，波场上下两端面边界条件可以写为：
2
二、微浮波方程及其解 根据上面的这些假定可知式（3-6）和（3-7）中的非线性项与线性项的比值是小量，可
以略去，方程中仅保留线性项，这样问题就得到简化。简化后，（3-6）和（3-7）可以分别 表示为
波浪理论的基本原理与应用
波浪理论的基本原理与应用1. 引言波浪是海洋中一种常见的现象，也是海洋动力学研究的重要内容之一。
波浪理论是描述波浪形成与传播规律的一种数学模型，其基本原理可以帮助我们理解和预测海洋波浪的性质，并应用于海洋工程、海洋资源开发等领域。
本文将介绍波浪理论的基本原理与应用。
2. 波浪的基本概念波浪是由介质（如水或空气）的周期性振动所引起的能量传递现象。
在海洋中，波浪通常由风力或地震等自然力引发。
根据波浪传播方向的不同，波浪可分为直接波和折反射波。
直接波是从深水区向浅水区传播的波浪，而折反射波是在浅水区遇到水深突变或障碍物时，反射回深水区的波浪。
3. 波浪的基本性质波浪具有以下基本性质：•振幅：波浪的振幅是指波浪高度的最大值，通常表示为A。
•周期：波浪的周期是指波浪从起始位置到达下一个相同位置所需的时间，通常表示为T。
•波长：波浪的波长是指波浪中相邻两个波峰之间的距离，通常表示为λ。
•波速：波浪的波速是指波浪传播过程中波峰的传播速度，通常表示为V。
•波动方向：波浪的波动方向是指波浪传播的方向，通常表示为θ。
4. 波浪理论的基本原理波浪理论基于一些基本假设，这些假设有助于建立描述波浪传播特性的数学模型。
•线性假设：波浪理论通常假设海洋波浪的振动是线性的，即波浪的振幅相对较小，不会引起波动方程的非线性效应。
•无黏性假设：波浪理论假设海洋波浪传播的介质是无黏性的，即不考虑波浪的粘滞耗散效应。
•无重力假设：波浪理论通常假设海洋波浪的传播过程中不考虑重力影响，适用于频率较高、波长较短的波动。
5. 波浪理论的应用波浪理论的应用涉及多个领域，主要包括海洋工程和海洋资源开发。
5.1 海洋工程波浪理论在海洋工程中的应用主要包括以下方面：•海岸防护：通过研究波浪的传播规律和波浪对海岸的侵蚀作用，设计有效的海岸防护结构，保护海岸线的稳定。
•海上建筑：根据波浪理论预测海上建筑物所受波浪荷载，设计合理的结构以提高建筑物的稳定性和安全性。
第七章波浪理论及其计算原理
第七章波浪理论及其计算原理波浪理论是研究波浪形成、传播和破裂等现象的科学原理，对于海洋工程和沿海管理等领域具有重要的理论和实践价值。
本文将介绍波浪理论的基本概念和计算原理。
波浪是海洋中的一种能量传递现象，起源于外力（如风力、地震等）作用下的海面扰动。
波浪的基本特征包括波长、波速和振幅等。
波长是波浪周期内的长度，波速是波浪传播的速度，振幅是波浪表面的最大偏离点到平衡位置的距离。
波浪通常可以分为长波和短波两种类型，其中短波的波长小于水深，长波的波长大于水深。
波浪的传播可以用波动方程描述，该方程是偏微分方程，一般通过数值模拟方法求解。
常见的模拟方法包括有限差分法、有限元素法和边界元法等。
这些方法通常将水面划分为离散的网格点，并对每个网格点上的物理量进行数值计算，以模拟波浪传播过程。
在波浪的计算中，波浪的非线性效应需要被考虑。
当波浪振幅较大时，非线性效应变得显著，会影响波浪的传播速度和波形等特性。
为了考虑非线性效应，可以使用第二非线性浅水波方程进行计算。
该方程是波浪高度和波速的非线性方程，对于大振幅波浪的传播比较准确。
此外，波浪的计算还要考虑海底形态的影响。
海底形态会对波浪的传播和破裂产生重要影响。
常用的海底模型包括等水深模型和坡度模型等，通过这些模型可以计算出波浪在不同海底形态下的传播和破裂特性。
波浪理论的计算结果可以应用于海洋工程和沿海管理中。
例如，在海岸防护工程设计中，需要考虑波浪对海堤和海岸线的冲击力，以确定结构物的强度和稳定性。
此外，在港口和航道设计中，需要根据波浪特性确定港口和航道的布置和尺寸，以保障船只的安全进出。
综上所述，波浪理论是研究波浪形成、传播和破裂等现象的科学原理。
通过对波浪的计算，可以获得波浪的传播和破裂特性等重要参数，为海洋工程和沿海管理提供科学依据。
随着计算方法的不断改进和计算能力的提高，波浪理论的研究将进一步发展，为实际应用提供更准确的结果和更可靠的支持。
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MIKE 21 抛物线型缓坡方程 (PMS)
● 模拟海岸建筑物附近的波浪场 ● 求解抛物线型缓坡方程 (相位分解模型) ● 主要用于与泥沙输运、底床演变有关的研究中
+ 包含部分绕射 + 运算快速 — 复杂地形条件 — 波浪反射
MIKE 21 椭圆型缓坡方程 (EMS)
T= 40-60s
MIKE 21 Boussinesq方程 (BW) – 应用范围 考虑水流和建筑物作用
MIKE 21 Boussinesq方程 (BW) – 应用范围 考虑水流和建筑物作用
模型地形
2014版MIKE 21波浪模型综述
控制方程 • 作用平衡方程或动量方程 • 线性或非线性波浪传播变形 • 有限水深或深水 • 准定常或非定常 • 抛物线型或椭圆型
+ 涵盖几乎所有过程 + 易于显示模型结果 (时间范围) — 波周期限制 — CPU/RAM要求–使用复杂
MIKE 21 Boussinesq方程 (BW) – 应用范围 短周期波扰动
MIKE 21 Boussinesq方程 (BW) – 应用范围 长周期波扰动
波周期与计算域数据和物理模型试验 吻合良好
MIKE 21波浪模型综述
杨振勇 yaz@
2014版MIKE 21波浪模型综述
MIKE 21 谱波浪模型 (SW)
● 基于非结构化网格的新一代谱波浪模型 ● 模拟近岸、海岸地区风浪和涌浪的成长、衰减及变形 ● 求解准定常和非定常波浪作用平衡方程 ● 全谱公式和方向解耦参数公式 ● 与2D/3D 水流模型完全耦合 ● 目前的技术水平
物理过程 数值求解方式
• 精确度 • 适应性 计算成本 • CPU时间 • 存储空间
物理现象
折射 浅水变形 绕射 反射 风 底摩阻 破碎(水深减小) 白帽耗散 四相波相互作用 三相波相互作用
不规则波 多向波
水深变化 水流影响
MIKE 21 SW (FS)
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√ √
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MIKE 21 SW (DS)
√ √
(√) √ √ (√)
MIKE 21 NSW √ √
√ √ √ (√)
MIKE 21 PMS √ √ (√) (√)
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MIKE 21 BW
√ √ √ √
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√√Leabharlann √√√√
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谢谢！
● 模拟海岸及海港地区单一波高、波周期和波向入射条件下的波浪场 ● 求解椭圆型缓坡方程 (相位分解模型) ● 用于海港内有关波浪扰动的研究 (长波)
+ 波周期不限 + 反射波浪场的辐射应力 — 线性、单频和单向波 — 不易应用于泥沙研究
MIKE 21 Boussinesq方程 (BW)
● 最先进的波浪模型 ● 港口、海岸地区短周期、长周期波的计算和分析 ● 求解改进的Boussinesq方程 ● 几乎包含所有的物理过程 ● 主要用于海港内的波浪扰动研究和海岸带的波浪估算