本书主要论述了非静压表面流水波模型（简称非静压水波模型）的开发及其在波浪传播演化、波浪与结构物相互作用、内波产生、传播演化模拟等方面的应用。具体阐述了三类非静压水波模型的开发和应用，包括基于结构化网格的非静压水波模型、基于浸入式边界法的非静压水波模型和基于非结构化网格的非静压水波模型。内容涉及非静压水波模型在海岸工程、港口工程、海洋工程及物理海洋等相关问题中的应用，反映了当前非静压水波模型的最新研究进展。同时，本书涉及诸多数学物理方法的运用，有助于相关研究方向的初学者了解和掌握相关知识和技能。
本书可供从事港口航道与海岸工程、海洋工程、物理海洋及计算数学等与水波数值模拟相关领域的科研人员和工程师阅读，也可供高等院校相关专业的教师和研究生参考。
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第1章 绪论
1.1 概述
1.2 与波浪相关的工程问题背景
1.3 与内波相关的工程问题背景
1.4 静压与非静压自由表面流动
1.5 常见水波模型介绍
1.5.1 缓坡类水波模型
1.5.2 Boussinesq类水波模型
1.5.3 势流模型
1.5.4 基于N-S方程的模型
第2章 非静压水波模型简介
2.1 非静压模型的起源和发展
2.2 非静压模型控制方程的建立
2.3 主要的非静压水波模型
2.4 水波模型基本数值方法的概述
2.4.1 有限差分法
2.4.2 有限体积法
2.4.3 有限元法
2.4.4 计算网格简介
第3章 基于结构化网格的非静压水波模型
3.1 概述
3.2 数值离散方法
3.2.1 控制方程
3.2.2 边界条件
3.2.3 数值离散
3.3 近岸波浪数值模拟
3.3.1 波浪在潜堤上的传播变形
3.3.2 斜底椭圆浅滩上的波浪传播变形
3.3.3 孤立波在海滩上的爬高
3.3.4 孤立波在锥形岛上的爬高
3.3.5 随机波在浅堤上的传播
3.4 深水波浪数值模拟
3.4.1 波浪调制不稳定性
3.4.2 二维深水聚焦波
3.4.3 三维深水聚焦波
3.5 岛礁地形上波浪传播演化数值模拟
第4章 基于浸入式边界法的非静压水波模型
4.1 概述
4.2 数值离散方法
4.2.1 半离散的控制方程
4.2.2 动量方程的离散
4.2.3 连续方程以及自由表面运动方程的离散
4.2.4 泊松方程
4.2.5 求解流程
4.3 波浪与水下结构物的相互作用
4.3.1 孤立波与水下浅堤的相互作用
4.3.2 孤立波与水下平板的相互作用
4.3.3 椭圆余弦波与水下平板的相互作用
4.3.4 孤立波与近岸桥面的相互作用
4.4 波浪与浮式结构物的相互作用
4.4.1 孤立波与浮式方箱的相互作用
4.4.2 规则波与浮式方箱的相互作用
4.5 波浪在直立墙结构物上的极端爬高
4.5.1 背景介绍
4.5.2 模型验证
4.5.3 波陡波浪爬高的影响
4.5.4 相位变化
4.6 内波的产生与传播
4.6.1 潮汐与理想地形作用下产生的内波
4.6.2 内孤立波通过海底山脊的传播演化
4.6.3 内孤立波通过斜坡大陆架的传播演化
第5章 基于非结构化网格的非静压水波模型
5.1 概述
5.2 数值离散方法
5.2.1 半隐式分步算法
5.2.2 二阶通量限制方法
5.2.3 对流格式的单调保持性
5.2.4 密度方程的离散
5.3 非线性波浪与直立圆柱的相互作用
5.3.1 工程背景
5.3.2 聚焦波和直立圆柱的相互作用
5.4 弱三维波浪相互作用的数值模拟
5.4.1 研究背景及意义
5.4.2 两列规则波相互作用的数值模拟
5.4.3 两列聚焦波群相互作用的数值模拟
5.5 内波的经典算例
5.5.1 倾斜振荡内波
5.5.2 Lock-exchange算例
5.5.3 内孤立波在斜坡上的爬高破碎
展望
参考文献
彩图
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