本書主要論述了非靜壓表面流水波模型（簡稱非靜壓水波模型）的開發(fā)及其在波浪傳播演化、波浪與結構物相互作用、內波產生、傳播演化模擬等方面的應用。具體闡述了三類非靜壓水波模型的開發(fā)和應用，包括基于結構化網格的非靜壓水波模型、基于浸入式邊界法的非靜壓水波模型和基于非結構化網格的非靜壓水波模型。內容涉及非靜壓水波模型在海岸工程、港口工程、海洋工程及物理海洋等相關問題中的應用，反映了當前非靜壓水波模型的最新研究進展。同時，本書涉及諸多數(shù)學物理方法的運用，有助于相關研究方向的初學者了解和掌握相關知識和技能。
本書可供從事港口航道與海岸工程、海洋工程、物理海洋及計算數(shù)學等與水波數(shù)值模擬相關領域的科研人員和工程師閱讀，也可供高等院校相關專業(yè)的教師和研究生參考。
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第1章 緒論
1.1 概述
1.2 與波浪相關的工程問題背景
1.3 與內波相關的工程問題背景
1.4 靜壓與非靜壓自由表面流動
1.5 常見水波模型介紹
1.5.1 緩坡類水波模型
1.5.2 Boussinesq類水波模型
1.5.3 勢流模型
1.5.4 基于N-S方程的模型
第2章 非靜壓水波模型簡介
2.1 非靜壓模型的起源和發(fā)展
2.2 非靜壓模型控制方程的建立
2.3 主要的非靜壓水波模型
2.4 水波模型基本數(shù)值方法的概述
2.4.1 有限差分法
2.4.2 有限體積法
2.4.3 有限元法
2.4.4 計算網格簡介
第3章 基于結構化網格的非靜壓水波模型
3.1 概述
3.2 數(shù)值離散方法
3.2.1 控制方程
3.2.2 邊界條件
3.2.3 數(shù)值離散
3.3 近岸波浪數(shù)值模擬
3.3.1 波浪在潛堤上的傳播變形
3.3.2 斜底橢圓淺灘上的波浪傳播變形
3.3.3 孤立波在海灘上的爬高
3.3.4 孤立波在錐形島上的爬高
3.3.5 隨機波在淺堤上的傳播
3.4 深水波浪數(shù)值模擬
3.4.1 波浪調制不穩(wěn)定性
3.4.2 二維深水聚焦波
3.4.3 三維深水聚焦波
3.5 島礁地形上波浪傳播演化數(shù)值模擬
第4章 基于浸入式邊界法的非靜壓水波模型
4.1 概述
4.2 數(shù)值離散方法
4.2.1 半離散的控制方程
4.2.2 動量方程的離散
4.2.3 連續(xù)方程以及自由表面運動方程的離散
4.2.4 泊松方程
4.2.5 求解流程
4.3 波浪與水下結構物的相互作用
4.3.1 孤立波與水下淺堤的相互作用
4.3.2 孤立波與水下平板的相互作用
4.3.3 橢圓余弦波與水下平板的相互作用
4.3.4 孤立波與近岸橋面的相互作用
4.4 波浪與浮式結構物的相互作用
4.4.1 孤立波與浮式方箱的相互作用
4.4.2 規(guī)則波與浮式方箱的相互作用
4.5 波浪在直立墻結構物上的極端爬高
4.5.1 背景介紹
4.5.2 模型驗證
4.5.3 波陡波浪爬高的影響
4.5.4 相位變化
4.6 內波的產生與傳播
4.6.1 潮汐與理想地形作用下產生的內波
4.6.2 內孤立波通過海底山脊的傳播演化
4.6.3 內孤立波通過斜坡大陸架的傳播演化
第5章 基于非結構化網格的非靜壓水波模型
5.1 概述
5.2 數(shù)值離散方法
5.2.1 半隱式分步算法
5.2.2 二階通量限制方法
5.2.3 對流格式的單調保持性
5.2.4 密度方程的離散
5.3 非線性波浪與直立圓柱的相互作用
5.3.1 工程背景
5.3.2 聚焦波和直立圓柱的相互作用
5.4 弱三維波浪相互作用的數(shù)值模擬
5.4.1 研究背景及意義
5.4.2 兩列規(guī)則波相互作用的數(shù)值模擬
5.4.3 兩列聚焦波群相互作用的數(shù)值模擬
5.5 內波的經典算例
5.5.1 傾斜振蕩內波
5.5.2 Lock-exchange算例
5.5.3 內孤立波在斜坡上的爬高破碎
展望
參考文獻
彩圖
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