数值模拟波浪的外观海浪谱

近十几年来,波浪的数值模拟已在国内外进行了深入研究,并得到了广泛的应用。本文拟由电子计算机产生的人为数字——模拟波面,估计出模拟波浪的外观海浪谱。计算表明,数值模拟波浪的外观海浪谱也具有与实测海浪的外观海浪谱类同的一个特征,即,它们各自的外观海浪谱与靶谱在谱形上颇为相近。因此,又从另一个侧面证实,     

规则海浪谱和海浪谱的叠加分析方法

海浪谱是描述海浪、揭示海浪内部结构的最有力工具之一。人们已经获得了大量的实测海浪谱,其中包括少量的方向海浪谱。这些实测谱除了直接为港口工程、船舶设计、采油平台等海洋工程设计部门提供区域性的海浪参数之外,在海浪研究方面也以实测谱为根据,建立了已被广泛使用的Neumann谱、P-M谱、JONSWAP谱等深水风浪谱关系式,也做了一些建立浅水谱和方向谱的尝试,但总的来说,对实测海浪谱的利用是不够的。     

海浪资料的平滑和海浪谱谱矩估计

基于海浪谱估计理论，按谱估计方法导出了离散波面记录平滑处理后的谱形式，并计算了由各阶谱矩表示的谱宽度。指出平滑后的离散波面记录产生了新的随机过程，它们和原离散波面记录的内部结构和外部特征是完全不同的。但高阶矩表示的无因次谱宽度，即ε5=√1-m5^2/m4m6,ε7=√1-m7^2/m6m8几乎不受平滑（N=2，N=3）的影响，和原始谱的对应值相吻合。通过离散波面记录求导处理得波面速度谱，与理论转换得速度谱结果几乎完全一致。     

基于海浪谱的海浪视景仿真技术

海浪的视景仿真有重要的应用背景与军事意义。文中围绕如何解决海浪的实时视景仿真问题,讨论了基于海浪谱的不同浪级波面的仿真模型,并讨论了海浪的实时视景仿真实现技术。这些模型与技术对于提高海浪仿真实时性与真实性有一定的参考价值。     

文教授的海浪谱

青岛海洋大学文圣常教授被当选为中科院院士,已年逾古稀。他能迈进这座神圣的殿堂,自然是靠多年来在科学征途上艰苦跋涉,不断攀登,以求索开路,勤奋奠基,累累硕果为阶梯。40年代毕业于武汉大学机械系,后又进修于美国航空机械学校的文老,舍弃蓝天而结缘大海,与海浪相识、相知、相许,恐怕是那次偶然的机会;1946年1月,他乘船赴美,穿越太平洋,2万多吨的巨轮时而被掀上波峰,继而又被摔下浪谷,面对此情此景,年轻的文圣常为滔天巨浪的威力所折服,脑际中闪出这不就是一种既可毁坏一切、又     

海浪谱高阶谱矩的计算

分析了海浪谱高阶谱矩不存在的原因。在Ｇｌａｚｍａｎ研究结果的基础上计算了目前工程上常用的ＰＭ谱和ＪＯＮＳＷＡＰ谱的０阶到８阶的谱矩值,以方便实际工程的应用。     

泉州湾海域海浪谱

本文根据福建泉州湾大量实测海浪谱资料,分析了该海域海浪内部结构特征,比较和检验了国内外常用的Ｐ－Ｍ谱、Ｊｏｎｓｗａｐ谱、规范谱及国内沿岸海区的一些经验谱,结果取了与本海区实测海浪个例谱结构接近程度最好的Ｊｏｎｓｗａｐ谱拟合泉州湾海浪谱模式。     

由模拟波面分析双峰谱型海浪的统计特征

采用目前国际上最新的随机波分析方法,由协方差矩阵的循环嵌套技术,对美国国家浮标44008站2002年6月一典型的双峰海浪谱资料进行谱分析.以实测平均谱为靶谱,对随机波面进行模拟.得到模拟波面估计谱与实测谱极为相近,谱峰及谱峰频率都基本一致.说明利用模拟波面研究海浪具有代表性,它可以反映实测海浪的特征.利用实测海浪谱密度,统计波特征量的周期概率分布,得到理论周期概率密度与估计周期概率密度分布相符较好,且与模拟波面的波周期分布也较好的一致.利用Longuet-Higgins(1983)模型计算了波高-周期联合概率密度分布.得到变换高斯过程计算的波高与周期联合分布与实测情况基本相同,更好地描述了波高-周期联合概率密度分布.     

海浪波面的信息熵与海浪的谱宽度参量

将信息熵（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｔｒｏｐｙ）引入到浪波面的研究，通过谱的参量化，建立了谱宽度参量Ｐ，Ｒ，ε＾２，ｖ＾２与它们对应的信息熵之间的关系，这些谱宽度参量，皆可引人到波面与波高的分布函数之中，并指出谱宽度参量具有熵的含义，给出了海浪波面熵的一种合理表示。     

基于SAR海浪方向谱的中国海海浪特性研究

基于Hasselmanns提出的SAR反演海浪方向谱的MPI算法,对2003-2012年间的中国海Envisat ASAR波模式数据进行了海浪方向谱反演。统计由反演的海浪方向谱得到的海浪有效波高数据,依据海浪浪级的划分,分析了中国海海浪浪级的分布特点,获得一些有参考价值的结果:(1)中国海3-4级海况的年出现概率最高,达85%;(2)中国海累月不同浪级的海浪出现概率分布符合高斯分布函数:f(x)=a*exp(-((x-1-b)/c)^2);(3)分析上述高斯分布函数的拟合系数a、b、c,发现其分布也有一定规律性。同时应用反演得到的海浪有效波高、平均波周期、平均波向等数据,分析了中国海的海浪时空分布特性,得到一些可供参考的结果。     

海浪波群的谱特征分析

海浪的波谱特征分析对认识海浪有重要的意义,因为海浪谱反映了海浪的结构成分。这对海工建筑、海洋运输、船舶制造、海浪预报和海浪模拟等均有重要的实用意义。 波群是伴随海浪经常出现的一种自然现象,且经常伴随大浪的出现而出现。实践证明,波群具有极大的破坏力,其破坏性远比单个波大得多,它是海浪破坏海工建筑物的重要因子,许多防波堤的破坏并非是由单个波的作用,而是由相继出现的几个大波(波群)作用的结果。早先,人们对波群这种习见的现象研究甚少。自1974年葡萄牙锡尼斯港深水防波堤的破坏之后,对波群的研究才日益受到重视。     

海浪外观谱及其平衡域

定义了海浪能量的广义或n阶外观分布,导出了n阶海浪外观谱的解析形式,讨论了n阶外观谱的平衡域.结果表明,n阶外观谱的平衡域指数为-(3+n);平衡域指数上界为-3.任何波动现象,只要Fourier迭加原理和射线理论对它们的描述足够准确,则本文的结论皆成立.     

海浪方向谱的初步分析

一、前言随着海洋资源的开发利用和海洋观测技术的不断更新,海浪方向谱的研究日益受到重视.海浪方向谱,由于它能同时描述海浪能量随频率和方向的分布,故已成为合理计算海上水工建筑物作用力的可靠依据.特别是方向谱能给出不同方向组成波的能量变化,更有助于了解海浪的细微结构及其产生过程.因此,海浪方向谱的研究不仅直接关系到海洋工程的投资效益,而且对海浪生成机制的研究也有重要意义.     

基于选定风浪方向谱的海浪模拟方法(英文)

简要回顾当前第三代海浪模式中的困难。为避开这些困难,作者提出一种新的海浪模拟方法,其中特定定义的风浪组成波依常风下随时间成长的方向谱计算,而涌浪组成波藉考虑涡动黏性和底摩擦加以计算。并进行了常风场和变风场下系统的数值试验。在常风速情形中,模拟结果能精确地化为建立模拟所根据的谱和风浪成长关系。计算显示出台风中心附近浪场的极端复杂的谱结构。当风速骤然降低时,模拟的波高减小与观测符合。在风向逐渐或骤然改变情形下,计算的时间响应尺度与海上观测符合,而且演化中的二维谱结构得到良好刻画。对于涌浪在无风下的传播,模拟结果合理,包括波参量及谱结构的变化。后报得到的波高、周期和海上资料符合。与第三代模式相比,文中提出的方法较易改进,需用的计算机时间显著减少。最后讨论采用一个已知谱来建立谱形式的海浪预报模型的合理性以及有关的问题。     

海浪波群的谱特征分析

海浪的波谱特征分析对认识海浪有重要的意义，因为海浪谱反映了海浪的结构成分。这对海工建筑、海洋运输、船舶制造、海浪预报和海浪模拟等均有重要的实用意义。 波群是伴随海浪经常出现的一种自然现象，且经常伴随大浪的出现而出现。实践证明，波群具有极大的破坏力，其破坏性远比单个波大得多，它是海浪破坏海工建筑物的重要因子，许多防波堤的破坏并非是由单个波的作用，而是由相继出现的几个大波(波群)作用的结果。早先，人们对波群这种习见的现象研究甚少。自1974年葡萄牙锡尼斯港深水防波堤的破坏之后，对波群的研究才日益受到重视。 对波群的研究目前多采用包络方法、马尔科夫链方法和波能过程线法。波群研究的主要内容是波群的统计特征(如波群链长统计)；另外，波群的模拟也是重要的研究内容之一。目前用包络方法研究波群比较普遍，且有不少研究成果。徐德伦等(2001)综述了这方面的研究进展及结果，文圣常等(1984)也进行了详尽的讨论。 以往的研究大都是研究波群的统计特征，如合田良实(1976)、 Ewing(1973)、Rye(1974)。而针对地域性的波浪，我国学者也只是以包络方法为基础讨论了不同地域海浪波群的统计特征(常德馥，1987；葛明达，1986；范顺庭，1998)。就波群本身的结构特征而言，即波群的波谱分析特征以往的研究涉及尚少。作者拟借助于谱分析方法，对带有典型波群的实测的海浪记录来分析海浪波群的波谱结构，进而借此对海浪波群的结构特征进行深入探讨。     

浅水海浪谱的初步研究

本文利用渤海、黄海、东海及南海浅水海浪的连续记录,基于谱形相似的原理和参量化方法,建立了以平均坡高、平均周期及相对深度为参量的浅水海浪谱模式.该模式的高频部分频率指数的大小取决于相对深度,不同于菲利普斯^[1]负五次方结论.经部分实测资料检验证实,模式的计算结果与实测值是吻合的.     

南海中部的单峰海浪谱

海浪谱是描述海浪现象的主要手段之一。通过对实测谱的研究,分析海浪的生成机制及发展、消衰过程,揭示海浪内部结构和对外表现的统计特征之间的关系。这对于海洋环境研究、海浪预报及海洋工程设计都是很有意义的。过去,由于观测资料所限,对南海中部的海浪谱研究甚少。为此,我们利用1983年9月至1985年1月间南海中部四个航次的120份海浪连续记录进行波谱分析。通过无因次化手段,拟合出一个以平均波高H和平均周期T为参量的单峰海浪谱。拟合谱的形式为幂指函数。经与本海区及南海北部海区的实测谱比较表明,本文的拟合谱在南海具有一定的代表性。     

海浪外观波数谱与谱宽度最优确定

本文将外频谱转化为外观波数谱并设计了计算处理模式,提出了一种谱宽度参量的优化方法,为进一步研究海浪特征资料提取谱值和应用奠定基础。数值试验验证了此方法的可行性,但在高海况下风浪过程复杂,优化出的谱宽度偏大,外观谱解析形式需进一步改进。     

海浪方向谱的阵列测量

本文在系统分析国内外有关方向谱测量工作的基础上,根据实验室模型试验结果,采用由五个测波仪组成的“T”形阵列,于1991年6～7月同在渤海8号采油平台上首次进行了方向谱阵列测量,获得了宝贵的阵列测量资料。测量实施表明,选择最佳测量方案及性能稳定的测波仪器,对测量结果是至关重要的。