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第一章 液体表面波的基本方程及其普遍积分1

1.1 流体动力学的基本方程1

1.1.1 理想流体的运动方程1

前言页1

1.1.2 连续方程2

1.1.3 拉格朗日形式的运动方程和连续方程3

1.1.4 运动方程的几个积分4

1.1.5 理想流体的边界条件6

1.1.6 能量，能量变化率和能量通量8

1.1.7 动量积分，动量通量与辐射应力11

1.2 表面波问题的精确提法13

1.3 线性波动(小振幅波动)的基本方程14

1.4 浅水波动的基本方程17

1.5 浅水波动的小参数展开法以及静压分布律的导出19

1.6 二维无旋周期进行波的若干普遍积分性质23

2.1 简单波动31

2.1.1 随时间作简谐振动的二维简单波动普遍解31

第二章 线性波动(小振幅波动)理论31

2.1.2 二维深水进行波33

2.1.3 有限常深度水域中的二维进行波36

2.1.4 驻波·进行波在直墙前的反射39

2.1.5 三维简单波动41

2.1.6 简单波动的能量42

2.1.7 能流44

2.1.8 两层流体中的二维进行波46

2.1.9 毛细重力波50

2.1.10 以定常运动的方法分析进行波54

2.2 简谐表面压强维持的简单波动56

2.3 小振幅简单波动的合成57

2.3.1 概说57

2.3.2 研究初始扰动引起的波动时初始条件的提法58

2.3.3 初始扰动引起的波动59

2.3.4 稳定相原理65

2.3.5 合成波表视频率与表视波数之间的关系以及位相连续方程67

2.3.6 群速及其物理意义71

2.3.7 关于群速的进一步讨论78

2.4 倾斜水底上波浪的传播80

2.5 具有复杂水底地形水域上的波动传播·波的折射87

2.6 具有障碍物的水域中的波动传播·波动绕射91

第三章 有限振幅波动95

3.1 引言95

3.2 斯托克斯波96

3.2.1 深水三阶斯托克斯波的势函数解96

3.2.2 深水三阶斯托克斯波的性质97

3.2.3 深水高阶斯托克斯波简介101

3.2.4 浅水斯托克斯波104

3.2.5 斯托克斯波的极限情形105

3.3 摆线波106

3.4 椭圆余弦波110

3.4.1 椭圆余弦波波剖面表达式的导出111

3.4.2 椭圆余弦波波要素的计算118

3.5 孤立波124

第四章 作为随机过程的海浪127

4.1 海面的描述与海浪谱127

4.1.1 海浪的复杂性和随机性127

4.1.2 波面的描述与谱的概念130

4.1.3 线性海浪理论的优点和限制141

4.2 海浪谱的形式142

4.2.1 海浪频谱的形式和特性142

4.2.2 其它几种常用的海浪频谱149

4.2.3 常用的海浪方向谱158

4.3 海浪要素的统计分布161

4.3.1 波面高度的分布161

4.3.2 波面极大值的分布166

4.3.3 波高的分布169

4.3.4 各种波高间的关系177

4.3.5 周期和波长的分布184

4.3.6 波高与周期的联合分布190

4.4 谱与海浪要素的计算194

4.4.1 谱与波高、周期和波长的计算194

4.4.2 谱与波群的计算204

4.4.3 谱宽度212

4.5 海浪记录与海浪要素的计算216

4.5.1 由海浪记录计算海浪要素的手续216

4.5.2 压力式测波仪记录的换算220

4.5.3 海浪的统计可变性225

4.6 海浪频谱的估计228

4.6.1 谱估计的基本概念228

4.6.2 由协方差函数估计谱的方法233

4.6.3 应用快速傅氏变换算法估计谱的方法242

4.6.4 非平稳情形下的谱估计246

4.6.5 二阶谱及其估计249

4.7.1 概说251

4.7 海浪方向谱的确定251

4.7.2 应用阵列和傅氏变换得到方向谱的方法253

4.7.3 应用阵列和参量化得到方向谱的方法255

4.7.4 方向谱的平滑259

4.7.5 仪器阵列的分辨力和设计263

4.7.6 利用自由浮标测定方向谱的方法269

4.7.7 利用立体摄影得到方向谱的方法271

4.8 海浪的模拟276

4.8.1 利用波的叠加进行模拟276

4.8.2 利用线性过滤进行模拟279

4.8.3 以造波机模拟海浪286

4.8.4 以风模拟海浪291

4.9 海浪组成波间的非线性相互作用296

4.9.1 二阶非线性相互作用296

4.9.2 三阶非线性相互作用——共振相互作用299

第五章 风与海浪305

5.1 气-水界面附近的流场305

5.1.1 概说305

5.1.2 波面附近平均风速分布308

5.1.3 波动于水面附近诱生的气流速度和应力317

5.1.4 波面附近气流中的湍流运动326

5.1.5 波面附近气流压力分布331

5.1.6 波面附近的气流流线335

5.1.7 气-水界面下侧水流场结构341

5.2 风浪生成和成长的机制348

5.2.1 风浪生成和成长理论的发展348

5.2.2 Phillips共振机制355

5.2.3 Miles切流不稳定性机制368

5.2.4 风浪生成和成长机制理论的验证380

5.2.5 两层切流模型和风浪的生成390

5.2.6 波动和气流湍流间的相互作用397

5.3 风浪谱的成长与参量化403

5.3.1 以风要素为参量的无因次频谱404

5.3.2 风浪频谱的平衡域411

5.3.3 风浪谱的成长417

5.3.4 以海浪要素为参量的无因次频谱424

5.4 风浪的计算430

5.4.1 海浪的能量来源与消耗430

5.4.2 以特征波计算风浪的方法440

5.4.3 以谱计算风浪的方法451

5.4.4 浅水风浪的计算462

5.4.5 计算风浪的经验公式469

5.5 涌的传播473

5.5.1 波动于静止水域中的传播473

5.5.2 涌要素的计算484

5.6 风浪与涌的数值计算495

5.6.1 基于经验公式或谱的方法495

5.6.2 基于谱组成波成长的方法499

5.6.3 基于谱的参量化的方法507

第六章 近岸的海浪521

6.1 倾斜水底对海浪的影响521

6.1.1 概说521

6.1.2 波速、波长及波高的变化523

6.1.3 波面的变化与破碎532

6.1.4 波动于倾斜水底上产生的平均水面升降和爬高556

6.1.5 变浅作用下的波谱和波浪统计特性567

6.2.1 单频率波的折射和波要素的计算575

6.2 复杂地形对海浪的作用575

6.2.2 谱的折射586

6.2.3 折射理论与计算方法的改进593

6.2.4 谱与绕射605

6.3 海浪产生的近岸流和碎波拍614

6.3.1 近岸流的特征和分析方法614

6.3.2 沿岸流622

6.3.3 离岸流和近岸流系630

6.3.4 碎波拍641

参考文献646