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| 內容簡介： |
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本书包括层析内波理论的提出，层析内波理论的程序源代码及说明，物理水池中大幅内孤立波的数值模拟，我国南海大幅内孤立波的数值模拟。不仅包括二层内波问题，也包含三层内波问题，三层内波问题可以对第二模态内波进行研究。介绍了层析内波理论的推导过程和数值算法，程序代码可以和理论算法一一对应。孤立波的分析包括波形、波速、速度场和压力场的分析。并且开放了程序的源代码，读者对象是对内孤立波研究有需求的研究机构和院所，研究生和相关研究学者。
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| 關於作者： |
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赵彬彬，工学博士，哈尔滨工程大学教授，博士生导师。主要研究方向为水波与海洋浮体的相互作用，在非线性水波理论、波物相互作用等方面做了深入的研究，发展了具有特色的理论体系。在国内外期刊和会议发表学术论文30余篇，其中SCI期刊文章10余篇，出版专著《层析水波理论GN波浪模型》。主持国家自然科学基金面上项目3项、中国科协青年人才托举工程项目、工信部高技术船舶科研项目子课题等，参研国家自然科学基金重大项目、科技部国际科技合作与交流专项等。获得省部级二等奖1项，排名第一。获得软件著作权20余项。
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| 目錄：
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第1章绪论
1.1海洋内波的研究背景
1.2海洋内波的研究现状
1.3层析内波理论的研究现状
第2章多层流体间的层析内波理论
2.1两层流体流动的控制方程和边界条件
2.2两层流体间的层析内波理论
2.3多层流体间的层析内波理论
第3章数值算法及源代码实现
3.1程序设计
3.2读取输入文件子程序
3.3建立文件及流场初始化子程序
3.4海底地形子程序
3.5移动域初始化子程序
3.6移动域位置更新子程序
3.7消波子程序
3.8数值光滑子程序
3.9保留之前时刻计算结果子程序
3.10预测子程序
3.11更新边界条件子程序
3.12求解空间导数子程序
3.13求解层析内波方程系数子程序
3.14合成矩阵子程序
3.15方程求解子程序
3.16校正子程序
3.17当前时间步内迭代收敛判断子程序
3.18当前时间步计算结果输出子程序
3.19关闭文件子程序
3.20其他子程序
第4章基于重力塌陷法生成内孤立波的数值模拟
4.1上、下层流体密度接近的浅水模式内孤立波
4.2上、下层流体密度相差大的浅水模式内孤立波
4.3上、下层流体密度相差大的深水模式内孤立波
4.4实际海洋中内孤立波的数值模拟
第5章内孤立波迎面碰撞与追赶碰撞的数值模拟
5.1浅水模式内孤立波迎面碰撞的数值模拟
5.1.1第一级别层析内波理论的数值结果
5.1.2层析内波理论收敛的数值结果
5.2浅水模式内孤立波追赶碰撞的数值模拟
5.2.1第一级别层析内波理论的数值结果
5.2.2层析内波理论收敛的数值结果
5.3深水模式内孤立波迎面碰撞的数值模拟
第6章内孤立波在非平整海底传播的数值模拟
6.1内孤立波在山脊地形传播的物理实验及数值模拟
6.1.1内孤立波在山脊地形传播的物理实验
6.1.2内孤立波在山脊地形传播的数值模拟
6.2内孤立波爬坡的数值模拟
第7章背景剪切流中内孤立波的数值模拟
7.1线性背景剪切流中内孤立波的数值模拟
7.1.1线性背景剪切流中内孤立波的波形
7.1.2线性背景剪切流中内孤立波的速度场
7.2非线性背景剪切流中内孤立波的数值模拟
7.2.1非线性背景剪切流中内孤立波的波形
7.2.2非线性背景剪切流中内孤立波的速度场
第8章线性背景剪切流和海底地形共同作用下内孤立波
传播的数值模拟
8.1线性背景剪切流通过平整海底
8.2线性背景剪切流通过非平整海底
8.3无流情况下内孤立波通过非平整海底
8.4线性背景剪切流中内孤立波通过非平整海底
第9章三层流体间内孤立波的数值模拟
9.1三层流体间第一模态内孤立波
9.1.1三层流体间第一模态内孤立波的物理实验
9.1.2三层流体间第一模态内孤立波的数值模拟
9.1.3实际海洋中三层流体间第一模态内孤立波的数值模拟
9.2三层流体间第二模态内孤立波
9.2.1三层流体间第二模态内孤立波的物理实验
9.2.2三层流体间第二模态内孤立波的数值模拟
9.2.3实际海洋中三层流体间第二模态内孤立波的数值模拟
附录
附录A定义变量的模块
附录B维度大小设定
参考文献
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| 內容試閱：
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海洋大幅内孤立波对潜水器和海洋立管等结构物的安全存在极大的威胁，在潜水器、海洋立管等结构物的设计、分析评估、作业等过程中首先需要科学地确定大幅内波流场。
近十多年来国内外很多学者在研究强非线性MCC内波理论，研究表明,MCC内波理论优于KdV、eKdV、mKdV等内波理论。对于浅水模式内孤立波（水深与内孤立波波长之比远小于1）问题，MCC内波理论可以给出较为准确的波形、流场等结果。然而对于我国南海内波生成区和深水传播区，水深与内波波长之比并不是小量，对于这种深水模式内孤立波问题，超出了MCC内波理论的适用范围，本书第一和第二作者创立的层析内波理论比MCC内波理论适用范围广，既适用于浅水模式内孤立波的研究，也适用于深水模式内孤立波研究。本书对强非线性层析内波理论进行介绍。
层析内波理论适合强非线性内波的研究。它通过垂向积分进行降维，计算效率高，没有引入任何小参数，没有使用摄动展开和泰勒展开，不同级别的层析内波理论可以独立求解，不需要按级别依次求解。层析内波理论只是引入了流体质点运动速度沿水深方向上的变化形式，通过自收敛性分析可以保证引入的速度垂向假设的合理性。
由于层析内波理论没有引入无旋流动假设，因此对无旋流动问题和有旋流动问题都可以进行研究，我国南海存在各种形式的背景剪切流，层析内波理论适用于各种形式背景剪切流、大幅内波、非平整地形相互作用的研究。本书介绍的层析内波理论的计算精度和计算效率都极高。一方面可以用于低模态、高模态大幅内波问题的研究，另一方面可以与潜水器等海洋结构物水动力性能分析的计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）粘流和势流方法进行单向耦合或双向耦合，为CFD方法提供高效的内波造波和消波功能，也能大大减小CFD方法的计算区域，大幅提高其计算效率。
本书介绍层析内波理论，重点介绍作者编写的程序源码，并对源码进行了详细的说明，便于其他研究学者或研究生学习和使用。之后，介绍了层析内波理论在内孤立波生成传播数值模拟、内孤立波追赶碰撞和迎面碰撞的数值模拟、内孤立波在非平整海底上传播变形的数值模拟、背景剪切流中内孤立波的数值模拟、背景剪切流内孤立波非平整地形三者之间的相互作用数值模拟、我国南海的第二模态内孤立波数值模拟等方面的研究和应用。
本书内容丰富，介绍全面，为其他研究人员和研究生提供了层析内波理论数值算法和源码的研究基础。本书介绍的源码可通过扫描以下二维码获取。
本书所述内容都是在哈尔滨工程大学船舶工程学院完成的。作者的研究工作得到了国家自然科学基金面上项目（11572093）和重大项目（51490671）的资助，在此表示感谢。
由于时间仓促，书中不足和疏漏之处，敬请读者指正。
作者
2020年10月
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