海洋工程波浪力學(xué)0001

1、中國(guó)海洋大學(xué)本科生課程大綱 課程名稱 海洋工程波浪力學(xué)/Wave Mechanics of Ocean Engineering 課程代碼 0829021011317 課程屬性 學(xué)科基礎(chǔ) 課時(shí)/學(xué)分 32/2 課程性質(zhì) 必修 實(shí)踐學(xué)時(shí) 0 責(zé)任教師 王樹(shù)青 課外學(xué)時(shí) 0 課程屬性：公共基礎(chǔ)/通識(shí)教育/學(xué)科基礎(chǔ)/專業(yè)知識(shí)/工作技能，課程性質(zhì)：必修、選修 課程介紹 1.課程描述 海洋丄程波浪力學(xué)，是研究波浪理論及波浪對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)物的作用力的一門科 學(xué)，是船船與海洋工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程。本課程針對(duì)船舶與海洋工程專業(yè)三 年級(jí)學(xué)生進(jìn)行開(kāi)設(shè)，主要學(xué)習(xí)線性波浪理論、非線性波浪理論、隨機(jī)波浪理論以及小

2、尺度、大尺度結(jié)構(gòu)物波浪作用力的計(jì)算方法等。通過(guò)課程學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握線性波 浪理論及小尺度結(jié)構(gòu)物波浪力的訃算方法，能夠利用這些理論及方法對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行 建模、分析和求解，進(jìn)而提升對(duì)波浪力學(xué)的理解，為海洋平臺(tái)等結(jié)構(gòu)物的設(shè)訃奠定基 礎(chǔ)。 This course focuses on the wave theory and wave loading acted on the offshore structures, which is a fundamental, necessary subject for students from Naval Architectural and Ocean Eng

3、ineering. This course will introduce wave theories, including the lineai* wave theory, nonlinear wave theory and stochastic wave theory. Meanwhile, the wave forces acted on the structures of small- and large-dimensions will be introduced. It will provide students with tools to deal with wave motion

4、and wave action on offshore platforms and pipelines, which is very important for learning follow-up subjects such as designing of offshore structures. 2. 設(shè)計(jì)思路 本課程以波浪理論和波浪力訃算為主線，結(jié)合工程實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行多媒體授課，為 海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)等課程設(shè)計(jì)提供波浪荷載數(shù)據(jù)。課程內(nèi)容主要包括三個(gè)模塊：確定性波 浪理論、隨機(jī)波浪理論、波浪力計(jì)算，這三方面密切聯(lián)系、前后呼應(yīng)。 確定性波浪理論部分主要包括線性波浪理論和非線性波浪理論，其中線性波浪理

5、 論是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，要求全面重點(diǎn)掌握深水波、有限水深和淺水波浪的基本特性，在此基 礎(chǔ)上，了解常見(jiàn)的非線性波浪理論的特性，進(jìn)而掌握波浪理論的適用范圉。 隨機(jī)波浪理論主要從隨機(jī)過(guò)程角度描述波浪的特性，重點(diǎn)掌握隨機(jī)波的時(shí)域特性 和頻域特性，從而為海洋工程結(jié)構(gòu)的譜分析提供基礎(chǔ)。 波浪力的計(jì)算部分主要包括小尺度和大尺度結(jié)構(gòu)波浪力計(jì)算。要求全面掌握小尺 度結(jié)構(gòu)物波浪力計(jì)算方法(莫里森公式)，在此基礎(chǔ)上，理解大尺度波浪力計(jì)算的基 本原理。 3. 課程與其他課程的關(guān)系 先修課程：理論力學(xué)、流體力學(xué)。本課程是工科力學(xué)類課程的重要組成部分，是 海洋工程類專業(yè)流體類課程群的重要組成部分，與流體力學(xué)、海洋工程環(huán)境等課程構(gòu)

6、 成了船舶與海洋工程專業(yè)海洋動(dòng)力環(huán)境課程群。 4. 對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐和支撐強(qiáng)度 本課程可支撐如下畢業(yè)能力要求指標(biāo)點(diǎn)： (1) 工程知識(shí)：具備扎實(shí)的波浪力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，能夠?qū)⒅R(shí)用于解決船舶與海洋 丄程領(lǐng)域中與波浪運(yùn)動(dòng)和波浪作用力相關(guān)的課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)汁及實(shí)踐實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新訓(xùn) 練問(wèn)題。 （2）問(wèn)題分析：能夠應(yīng)用波浪力學(xué)的基本原理，結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)等相 關(guān)知識(shí)，研究分析船舶與海洋工程中相關(guān)的受力、振動(dòng)等相關(guān)問(wèn)題，以獲得有效結(jié)論。 （3）設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案：能夠利用波浪力學(xué)相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)滿足規(guī)范需求的船 船與海洋工程整體結(jié)構(gòu)、局部構(gòu)件或建造施工流程。 （4）科學(xué)研究：能夠基于波浪力學(xué)的基礎(chǔ)知

7、識(shí)和科學(xué)原理，結(jié)合創(chuàng)新訓(xùn)練、科研 任務(wù)，能夠設(shè)計(jì)研究方案、完成模型實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)，并通過(guò)綜合分析得到合 理有效的結(jié)論。 二、課程目標(biāo) 本課程的任務(wù)是通過(guò)各種教學(xué)和學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握波浪的基本知識(shí)、原理和 波浪對(duì)海洋工程結(jié)構(gòu)物作用力的訃算方法，最終使學(xué)生對(duì)海洋工程中的波浪力學(xué)問(wèn)題 有一定的了解和掌握，以助于從事海洋工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建造和研究工作。 （1）知識(shí)獲?。ㄖ萎厴I(yè)要求1、2）:使學(xué)生了解非線性波浪理論、波浪的傳播 與變形等，掌握線性波浪力學(xué)、小尺度結(jié)構(gòu)波浪力的計(jì)算以及隨機(jī)波浪理論相關(guān)知識(shí) 及大尺度結(jié)構(gòu)物波浪力的計(jì)算的基本原理； （2）思維方法培養(yǎng)（支撐畢業(yè)要求4）：通過(guò)利用MA

8、TLAB/Python等編程語(yǔ)言進(jìn) 行波浪運(yùn)動(dòng)和波浪作用力的訓(xùn)練，達(dá)到“理解問(wèn)題一找出路徑”的思維過(guò)程訓(xùn)練，加 深對(duì)波浪力學(xué)的理解和掌握。 （3）能力培養(yǎng)（支撐畢業(yè)要求3、4）:培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用波浪理論和波浪力計(jì)算方法 進(jìn)行一些基本計(jì)算的能力，為海洋平臺(tái)等課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及科學(xué)研究提供基礎(chǔ)。 三、學(xué)習(xí)要求 本課程要求學(xué)生具備較好的數(shù)學(xué)、物理和流體力學(xué)基礎(chǔ)。需先修課程應(yīng)包括高等數(shù)學(xué).大學(xué)物理、理論力學(xué)、流體力學(xué)等。 （1）本課程第一堂課前學(xué)生應(yīng)復(fù)習(xí)、熟悉流體力學(xué)基本概念和連續(xù)方程、運(yùn)動(dòng) 方程等知識(shí)； （2）做到課前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)，課堂上認(rèn)真聽(tīng)講，積極發(fā)言。課后積極利用所 學(xué)的編程語(yǔ)言完成相關(guān)課堂布

9、置作業(yè)和課后習(xí)題。 四、教學(xué)內(nèi)容 序號(hào) 主題 主要內(nèi)容概述 實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容 或課外練習(xí)等 01 第一章液體表面 波基本方程 2 （1）流體動(dòng)力學(xué)的基本方程組； （2）液體表面波的基本方程 02 第二章線性波理 論 6 （1）常深度小振幅波理論； （2）線性波的一些特性； （3）線性波的兩種極限情況； （4）線性波浪的疊加； （5）平面斜向波 彌散關(guān)系求解 03 第三章非線性波 浪 4 （1）斯托克斯波浪； （2）流函數(shù)波浪理論； （3）橢圓余弦波； （4）狐立波理論； （5）波浪理論的適用范圍； Stokes 5階波要 素求解 04 第四章波浪的傳 播與變形 2 （1）波浪在深水中的彌散與傳播；

10、 （2）波浪的淺水效應(yīng)； （3）波浪的反射； （4）波浪的繞射； （5）波浪的破碎； 淺水變形訓(xùn)練 05 第五章隨機(jī)波浪 理論 6 （1）海浪的觀測(cè)與描述； （2）隨機(jī)海浪的統(tǒng)計(jì)特征； （3）隨機(jī)波浪的譜特性； （4）隨機(jī)波浪的數(shù)值模擬； （5）海浪的長(zhǎng)期分布規(guī)律與設(shè)計(jì)波要 素的確定； 06 第六章作用在小 尺度結(jié)構(gòu)物上的 波浪力 6 （1）繞流力； （2）作用在直立柱體上的波浪力； （3）作用在傾斜柱體上的波浪力； （4）海流對(duì)波浪力的影響； （5）海底管道上的波浪力； （6）隨機(jī)波浪力的計(jì)算； 波浪作用力計(jì)算 一 5 一 07 第七章作用在大 尺度結(jié)構(gòu)物上的 波浪力 6 （1）繞射理論；

11、（2）大克徑直立圓柱體波浪力分析； （3）任意形狀三維結(jié)構(gòu)物上的波浪 力； （4）大尺度水下潛體上的波浪力； （5）固定物體上的二階波浪力； （6）作用在大型浮體上的波浪力； 五、參考教材與主要參考書(shū) 1 王樹(shù)青，梁丙臣海洋工程波浪力學(xué).青島：中國(guó)海洋大學(xué)出版社.2013. 3 （ISBN: 978-7-5670-0235-7）（參考教材） 2 竺艷蓉.海洋工程波浪力學(xué).天津:天津大學(xué)出版社.1991.1 （ISBN: 978-7-5618-0296-0） Bernald Mol in.海洋工程水動(dòng)力學(xué).北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2012. 1 （ ISBN : 978-7-1180-6785-9） 六. 成績(jī)?cè)u(píng)定 （-）考核方式A.閉卷考試：A.閉卷考試B.開(kāi)卷考試C.論文D.考查E.其他 （二）成績(jī)綜合評(píng)分體系： 成績(jī)綜合評(píng)分體系 比例 1.課下作業(yè)、課