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海洋工程水波动力学

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作者:姜胜超 孙雷 编著

出版日期:2023-09-01

ISBN:978-7-5210-1151-7

装帧:平装

页数:214

版次:B1

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内容简介

本书是关于波浪理论及其工程应用方面的著作。书中涵盖了波浪理论、随机波浪理论以及波浪对海上结构作用的基本理论与方法,总结了国内外学者和作者的研究成果。全书分8章:第 1~3 章为有限水深线性和非线性波浪理论的介绍;第4章为浅水波浪理论与缓坡方程的介绍;第5章为随机波浪理论基本内容;第6章介绍了波浪对小尺度物体的作用;第7~8章介绍了波浪对大尺度物体的作用。 本书可供从事海洋工程、海岸工程、港口工程和船舶工程等专业科研人员,以及从事波浪相关问题研究的科研人员参考使用,适合作为相关专业研究生的教材,也可作为相关专业高年级本科生的参考书。 作者简介:姜胜超,辽宁沈阳人,1984年3月生。2007年获大连理工大学工学学士学位,2014年获大连理工大学工学博士学位,2014~2016年在新加坡国立大学从事博士后研究工作。现任大连理工大学运载工程与力学学部副教授,船舶与海洋工程学科博士生导师。长期从事波浪与海洋结构相互作用领域的教学与研究工作,承担国家自然科学。获教育部高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖1项,辽宁省科学技术奖科学技术进步奖1项,中国水运建设行业协会科学技术奖科技进步奖1项。在国内外重要学术刊物上发表论文50余篇,授权十余项国家发明专利。

目录

第1章 水波理论的基本控制方程与边界条件

1.1 流体运动的基本控制方程

1.2 边界条件与初始条件

1.3 自由水面边界条件的无因次化

1.4 微分方程的渐近解

1.5 水波方程的摄动展开

第2章 线性波浪理论与波浪传播的一般特征

2.1 线性波的解

2.2 色散关系

2.3 速度场、加速度场、压力场与流体质点运动轨迹

2.4 波能、波能流与波群速度

2.5 波浪的传播、变形与破碎

第3章 有限水深非线性波浪理论

3.1 二阶斯托克斯波

3.2 三阶斯托克斯波

3.3 五阶斯托克斯波

3.4 二阶斯托克斯双色波

第4章 浅水波浪理论与缓坡方程

4.1 线性浅水波浪

4.2 Boussinesq方程

4.3 孤立波

4.4 椭圆余弦波

4.5 缓坡方程

第5章 随机波浪理论

5.1 随机波浪运动概述

5.2 随机波浪要素的统计分析

5.3 随机过程的谱分析

5.4 波浪谱

5.5 随机波浪谱的生成与波浪谱的估计

第6章 波浪对小尺度物体的作用

6.1 概述

6.2 水流对圆柱作用的绕流现象

6.3 波浪对小尺度圆柱作用的莫里森方程

6.4 波浪对小尺度物体的横向力

6.5 波浪对复杂小尺度物体作用

第7章 波浪对大尺度物体作用的解析方法

7.1 满足拉普拉斯方程与线性边界条件的二维完全解

7.2 造波机原理

7.3 波浪对台阶的作用

7.4 满足拉普拉斯方程与线性边界条件的三维完全解

7.5 波浪对直立圆柱的作用

7.6 波浪对截断圆柱的绕射作用

第8章 波浪对大尺度物体作用的数值方法

8.1 波浪对物体作用的Rankine源方法

8.2 波浪对物体作用的自由水面格林函数方法

8.3 边界积分方程的数值解

8.4 波浪与漂浮物体的相互作用

8.5 波浪绕射和辐射问题的普遍恒等式

8.6 波浪对物体作用的二阶波浪力

8.7 二阶漂移力与二阶慢漂力

8.8 不规则波与物体的相互作用


精彩书摘

波浪作为海洋结构的最重要荷载,是工程设计时所必须考虑的关键性因素。随着海洋工程技术的发展,非线性波浪问题更加突出。本书的目的旨在比较系统的介绍国内外学者在这方面的工作,特别是近期的新成果以及它们的实际应用。在本书的阐述过程中,作者突出了以摄动展开方法为主的渐进方法的使用,对书中主要理论,如有限水深波浪理论、浅水波浪理论、波浪对大尺度结构作用的解析与数值方法,均采用摄动展开方法进行推导,并以单自由度非线性振动为例介绍了摄动展开方法的基本原理,以便读者对该方法有一个直观的理解。此外,还着重阐述了相关理论在实际工程中的应用,相关图例均以实际工程尺度为背景。作者希望此书有助于读者对相关理论有一个全面系统的认识,并能够在工程实际中正确地理解和应用现有的研究成果。

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