海洋工程波浪力学

第1章 波动方程

1.1 流体力学基本方程

1.1.1 连续方程

1.1.2 运动方程

1.1.3 理想流体非定常无旋运动的拉格朗日积分

1.2 波浪运动基本方程及定解条件

1.2.1 势波理论

1.2.2 基本方程与定解条件

第2章 线性波理论

2.1 常深度小振幅波理论

2.1.1 边界条件的简化

2.1.2 基本方程的解

2.2 线性波的特性

2.2.1 波面方程

2.2.2 弥散关系

2.2.3 水质点的速度和加速度

2.2.4 水质点的运动轨迹

2.2.5 波动压强

2.2.6 波动能量

2.3 线性波的两种极限情况

2.3.1 深水波

2.3.2 浅水波

2.3.3 三种波浪的汇总

2.4 波浪的叠加

2.4.1 驻波

2.4.2 波群

2.5 平面斜向波

第3章 非线性波浪理论

3.1 斯托克斯波浪理论

3.1.1 控制方程及基本求解理论

3.1.2 斯托克斯二阶波

3.1.3 斯托克斯三阶波

3.1.4 斯托克斯五阶波

3.1.5 Stokes五阶波中超越方程的求解

3.2 流函数波浪理论

3.3 椭圆余弦波

3.3.1 椭圆余弦波的主要结果

3.3.2 椭圆余弦波的极限情况

3.4 孤立波

3.5 波浪理论的适用性

第4章 波浪的传播与变形

4.1 波浪在深水中的弥散与传播

4.2 波浪的浅水效应

4.2.1 波浪守恒

4.2.2 波浪浅水变形

4.2.3 波浪的折射

4.3 波浪的反射

4.4 波浪的绕射

4.5 波浪的破碎

4.5.1 波浪破碎原因

4.5.2 破碎波类型

4.6 复杂地形情况下的波浪传播与变形数值计算

4.6.1 Boussinesq类方程

4.6.2 缓坡方程

4.6.3 谱模型

4.6.4 非线性浅水方程模型

4.6.5 模型比较分析与应用范围推荐

4.6.6 应用案例介绍与分析

第5章 随机波浪理论

5.1 海浪的观测与描述

5.1.1 海浪是随机过程

5.1.2 随机变量及其统计特征

5.2 随机海浪的统计特征

5.2.1 波要素及特征波定义

5.2.2 波高分布

5.2.3 最大波高分布

5.2.4 周期分布

5.2.5 波高与周期联合分布

5.3 随机波浪的谱特性

5.3.1 波浪谱

5.3.2 常见的波浪频谱

5.3.3 方向谱

5.3.4 谱与海浪要素的关系

5.4 随机波浪的数值模拟

5.4.1 二维不规则波的数值模拟

5.4.2 三维波面的数值模拟

5.5 海浪的长期统计分布规律

5.5.1 波浪散布图

5.5.2 年极值波高的长期分布

5.5.3 重现期

5.5.4 设计波浪要素

5.5.5 遭遇概率

第6章 作用在小尺度结构物上的波浪力

6.1 概述

6.2 海流中的圆柱体

6.2.1 势流理论

6.2.2 粗糙圆柱体

6.2.3 倾斜圆柱体

6.2.4 绕流升力

6.3 作用在直立柱体上的波浪力

6.3.1 莫里森方程

6.3.2 作用在单柱体上的波浪力

6.3.3 线性波作用下直立圆柱体上的波浪力

6.3.4 单柱体上的横向力

6.3.5 群柱体上的波浪力

6.4 水动力系数

6.4.1 水动力系数的确定方法

6.4.2 影响因素

6.4.3 规范建议值

6.5 莫里森公式的修正

6.5.1 倾斜柱体上的波浪力

6.5.2 海底管道上的作用力

6.5.3 自由液面影响

6.6 波流共同作用下的波浪力计算

6.6.1 水流对波浪运动特性的影响

6.6.2 波浪力的计算

6.7 随机波浪力的计算

6.7.1 特征波法

6.7.2 谱分析法

第7章 作用在大尺度结构物上的波浪力

7.1 绕射理论

7.1.1 绕射理论基本概念

7.1.2 线性绕射问题的控制方程

7.1.3 线性绕射波浪力

7.1.4 绕射系数

7.2 大直径直立圆柱体波浪力分析

7.2.1 控制方程及速度势的求解

7.2.2 大直径柱体上的线性波浪力

7.3 任意形状三维结构物上的波浪力

7.3.1 格林函数G（x，y，z；ξ；η；ζ）

7.3.2 源强度函数f（ξ，η，ζ）的确定

7.3.3 Fredholm积分方程的数值解

7.3.4 波浪力的计算

7.4 大尺度水下潜体上的波浪力

7.4.1 弗汝德一克雷洛夫假定法

7.4.2 长方潜体上的波浪力

7.4.3 直立圆柱潜体上的波浪力

7.4.4 水平圆柱潜体上的波浪力

7.4.5 水平半圆柱潜体上的波浪力

7.4.6 半球潜体上的波浪力

7.5 固定物体上的二阶波浪力

7.5.1 二阶绕射问题控制方程

7.5.2 作用在结构物上的波浪力

7.S.3 二阶波浪力

7.6 作用在大型浮体上的波浪力

7.6.1 坐标系

7.6.2 线性势流理论

7.6.3 波浪作用力

7.6.4 波浪力作用下浮体结构运动方程

附录

附录A 泰勒级数

附录8 三角函数

附录C 双曲函数

附录D 雅可比椭圆函数

附录E 贝塞尔函数

附录F Matlab函数

爹考文献

《海洋工程波浪力学》是海岸工程、船舶工程、海洋工程等相关专业的一门重要的专业基础课，是研究各种波浪理论及波浪对海洋工程结构物作用力的分析和计算方法的一门科学。《海洋工程波浪力学》主要包括以下内容：（1）波动方程；（2）线性波理论；（3）非线性波浪理论；（4）波浪的传播与变形；（5）随机波浪理论；（6）作用在小尺度结构物上的波浪力；（7）作用在大尺度结构物上的波浪力；（8）附录。

《海洋工程波浪力学》可作为船舶、海洋、海岸、水利等专业硕士研究生及高年级本科生的教材，亦可作为相关专业科研人员和工程技术人员的参考书。