Abstract Focused wave groups are traveling waves characterized by extremely-large transient wave amplitudes and very short durations. These waves usually cause serious damage to marine/offshore structures and coastal infrastructures, and can even result in human casualties (Nikolkina and Didenkulova, 2011). The studies on natural disasters related to the focused wave groups near the coastal zone have been mostly confined to wave evolution over beaches, wave runup, overtopping, and their impact forces acting on the coastal infrastructures (e.g., the seawall and the circular cylinder); the influence of focused transient wave groups on harbors has not yet been studied. In this study, the generation and propagation of focused transient wave groups and their interactions with the harbor are simulated using a fully nonlinear Boussinesq model, FUNWAVE 2.0. To this end, four elongated harbors with constant depth and a series of focused wave groups with various focused wave amplitudes, spectral width parameters, and incident directions are considered. Based on the Morlet wavelet transform and discrete Fourier transform techniques, the capability of focused transient wave groups to trigger the harbor resonance phenomenon is revealed for the first time. Subsequently, the influences of spectral width parameter, incident wave direction, and resonant mode on different resonant wave parameters (including maximum runup and resonant intensity of various resonant modes inside a harbor) are comprehensively investigated, and it is found that these three factors have significant effects on resonant wave parameters.

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聚焦瞬态波群诱发港口振荡的数值研究

摘要 聚焦波群是行波，其特点是瞬态波幅值极大，持续时间极短。这些波浪通常会对海洋/近海结构和沿海基础设施造成严重破坏，甚至可能导致人员伤亡（Nikolkina 和 Didenkulova，2011 年）。与近岸区集中波群相关的自然灾害研究主要集中在海滩上的波浪演化、波浪爬升、漫顶及其作用于沿海基础设施（如海堤和圆柱体）的冲击力；尚未研究集中瞬态波群对港口的影响。在本研究中，使用完全非线性 Boussinesq 模型 FUNWAVE 2 模拟聚焦瞬态波群的产生和传播及其与港口的相互作用。0. 为此，考虑了四个具有恒定深度的细长港口和一系列具有各种聚焦波幅、谱宽参数和入射方向的聚焦波群。基于Morlet小波变换和离散傅立叶变换技术，首次揭示了聚焦瞬态波群触发港口共振现象的能力。随后，综合考察了谱宽参数、入射波方向和谐振模式对不同谐振波参数（包括港口内各种谐振模式的最大爬高和谐振强度）的影响，发现这三个因素对不同谐振波参数的影响是显着的。对共振波参数的影响。考虑了四个具有恒定深度的细长港口和一系列具有各种聚焦波幅、谱宽参数和入射方向的聚焦波群。基于Morlet小波变换和离散傅立叶变换技术，首次揭示了聚焦瞬态波群触发港口共振现象的能力。随后，综合考察了谱宽参数、入射波方向和谐振模式对不同谐振波参数（包括港口内各种谐振模式的最大爬高和谐振强度）的影响，发现这三个因素对不同谐振波参数的影响是显着的。对共振波参数的影响。考虑了四个具有恒定深度的细长港口和一系列具有各种聚焦波幅、谱宽参数和入射方向的聚焦波群。基于Morlet小波变换和离散傅立叶变换技术，首次揭示了聚焦瞬态波群触发港口共振现象的能力。随后，综合考察了谱宽参数、入射波方向和谐振模式对不同谐振波参数（包括港口内各种谐振模式的最大爬高和谐振强度）的影响，发现这三个因素对不同谐振波参数的影响是显着的。对共振波参数的影响。基于Morlet小波变换和离散傅立叶变换技术，首次揭示了聚焦瞬态波群触发港口共振现象的能力。随后，综合考察了谱宽参数、入射波方向和谐振模式对不同谐振波参数（包括港口内各种谐振模式的最大爬高和谐振强度）的影响，发现这三个因素对不同谐振波参数的影响是显着的。对共振波参数的影响。基于Morlet小波变换和离散傅立叶变换技术，首次揭示了聚焦瞬态波群触发港口共振现象的能力。随后，综合考察了谱宽参数、入射波方向和谐振模式对不同谐振波参数（包括港口内各种谐振模式的最大爬高和谐振强度）的影响，发现这三个因素对不同谐振波参数的影响是显着的。对共振波参数的影响。