台兵， 马玉祥， 董国海， 马小舟

(大连理工大学 海岸与近海工程国家重点实验室海洋工程研究所，辽宁 大连 116024)

波浪破碎是海洋中最常见的物理现象之一，其中卷破波蕴含能量最大，作用也最为强烈。卷破波在传播演化过程中，具有强烈的时空演化特征，不同演化阶段的卷破波对海洋及海洋结构物产生的作用也具有较大的差别[1]。因此，对卷破波的不同演化阶段展开研究具有重要的意义。

Bonmarin[2]基于图像测量研究了卷破波演化过程中的波长、波高、波陡变化情况，同时给出了卷破波演化的一般性描述，即波浪破碎前波峰向前传播且逐渐变陡，然后卷舌形成并成长，最后卷舌冲击自由液面，激起大量水花。考虑到孤立波波形较为简单，且适用于浅水区域，一些学者对孤立卷破波展开研究。Grilli等[3]数值研究了不同坡度和不同入射波高下的孤立卷破波，发现卷舌大小取决于斜坡的坡度大小，而与入射波高大小无关。Mo等[4]和Chella等[5]通过数值模拟发现孤立卷破波的不同演化阶段对圆柱作用力差别较大。Ma等[1]采用堤状地形生成孤立卷破波，研究了不同破碎阶段的孤立卷破波波浪力。相比较斜坡地形，堤状地形的平面段能够较好地引发波浪破碎并方便开展试验拍摄。然而，在以上研究中，由于波浪与结构作用时产生的三维效应，针对卷破波波面演化的研究无法进行。

另外，在捕捉卷破波波面形态变化时，波浪破碎的空间演化特性及可能出现的多层气液交界面使得图像测量比传统的浪高仪测量更为可靠[6]。……