[发明专利]一种近海浅水区海床波压力的计算方法

摘要

发明提供一种近海浅水区海床波压力的计算方法。该计算方法包括确定波浪运动基本方程、确定自由水面边界条件、求解孤立波自由波面表达式、求解波浪场内任意一水质点的水平分速u、求解浅水区波浪一阶波动方程和计算波浪压力等步骤。本方法可有效计算近海浅水区海床波压力，提高波浪作用下海床动态响应分析的准确程度与计算效率。

主权项

1.一种近海浅水区海床波压力的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设z为垂直方向变量，x为水平方向变量，o为坐标原点；确定波浪运动基本方程如式(1)所示；波浪场内任意质点的波压力，以及流速与速度势的关系如(2)所示；式中，▽为哈密顿算子；φ为速度势函数；为流场内任一水质点的水平流速，m/s；为流场内任一水质点的竖向流速，m/s；p_w为流体中各点的压力，MPa；ρ_w为流体的密度，kg/m³；g为重力加速度，取9.8m/s²；d为静水深度，m；t为时间，s；2)假定海床表面为水平不透水边界，确定自由水面z＝η+d处的动力学边界条件如式(3)所示，运动学边界条件如式(4)所示；式中，η为波面在静水以上的高度，m；3)取幂级数作为速度势函数，根据边界条件及假设条件对波浪运动基本方程进行求解，得到孤立波自由波面表达式如式(6)，波浪场内任意一水质点的水平分速u如式(7)所示；其中，势函数的表达式如式(5)所示；式中，sech(·)为双曲正割函数；c为波浪的传播速度，m/s；H为波高，m；4)通过式(6)和式(7)得到浅水区波浪一阶波动方程为：5)根据假定条件得到浅水区一阶波浪压强分布式如式(9)；则浅水区波浪在海床表面引起的波浪压力为：6)对待评价海域进行波浪要素调查；7)将调查数据带入式(10)，计算待评价海域海床所受波压力。