关于重力表面波非线性相互作用

本文利用小摄动法在作者以前求得的二阶近似解的基础上给出任意水深重力表面波非线性相互作用的四阶近似理论解(包括基本波系波数矢固定、频率摄动和波数矢、频率皆固定二种情况),并由此得四阶近似推进波,三向波及斜向波与直墙相互作用的理论解.     

THE NONLINEAR INTERNAL GRAVITY WAVES IN STRATIFIED FLUID

In this paper, starting from the equations of the nonlinear internal gravity waves in stratified fluid, using the method of the Taylor expansion nearby the equilibrium point for the nonlinear terms, we find the analytical solutions for nonlinear internal gravity waves. The linear internal gravity waves and solitary waves are its special cases. The nonlinear internal gravity waves satisfy the well-known KdV (Karteweg-de Vries) equation. The nonlinear internal gravity waves are different from linear waves in character. The former dispersive relation contains the amplitude, but the latter does not. The larger the amplitude and the wavelength the faster are waves for the nonlinear internal gravity waves. The smaller the stability of the stratification, the larger is the wavelength (or the width). Some phenomena such as squall line, cumulus, turbulent mass structure in atmosphere, and thermocline in ocean have these natures.     

非线性海浪波面与波高的统计分布

采用风浪谱参量化的方法将随机波面无因次化,把波面与波高概率分布的各阶矩展开为谱宽度根方的幂级数,并由此导出波面与波高的统计分布。结果表明,在准确至零阶和一阶时,风浪分别退化为静止海面和单色波;在准确至二阶时,波面为线性模型,即波面服从正态分布;而在准确至三阶以上时,波面分布与Longuet-Higgins导出的非线性海浪模型的Gram-Charlier形分布具有同效益;并在准确至三阶时,导出一种新的波高分布,此分布函数以Longuet-Higgins等给出的Rayleigh分布作为二阶近似的特例。     

高阶非线性海浪波面斜率的联合概率统计分布

基于非线笥随机海洋模型,对各向异性波面斜率统计分布进行了理论研究,结果表明,在高阶近似下,波面斜率统计分布为截断的Ｇｒａｍ－Ｃｈａｒｌｉｅｒ级数。如果忽略波－波相互作用的非线性影响,则Ｃｒａｍ－Ｃｈａｒｌｉｅｒ级数分布蜕化为正态分布。     

地球流体中的非线性重力波

从地球流体运动浅水模式的非线性方程出发，采用行波分析法给出了平面自治系统，利用相图理论，讨论了行波解的性质，提出了平面非线性系统不存在孤立波的结论；利用K-B平均法，首次获得有限振幅惯性重力波以Rossby数作为控制参量的非线性频散关系。     

二阶非线性随机海浪波面高度和波面垂直速度的联合分布

基于Longuet－Higgins提出的非线性随机海浪模型，在二阶近似下通过直接计算联合分布的各阶矩，导出了非线性海浪波面高度和波面垂直速度的联合分布。该分布为非正态，其形式为截断的级数，而非由累积矩母函数方法可能得到的渐近无穷级数。由于非线性的影响，波面高度与波面垂直速度不再相互独立。     

Voigt粘弹性流体上的线性重力波

研究了半无限不可压缩Ｖｏｉｇｔ粘弹性体表面的线性重力波；通过引进无量纲粘弹性参数Ｈ、无量纲波数与无量纲表面张力解定解问题，导出了无量纲色散关系。由数值解给出了Ｈ的两个临界值ＨＡ＝０．６０７、ＨＢ＝２．３８０，并讨论了Ｈ对于色散关系的影响。     

非线性随机海浪模型的一种新形式

以反映随机海浪非线性的波面高度分布高阶矩为参量，提出一种新形式的非线性随机海浪模型，在三阶近似下具体导出其波面高度的表达工和推导出二阶谱。本文模式为Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｇｇｉｎｓ模式的另一种新的数学表示。     

稳定风浪场谱特征量间的关系

风浪宏观特征量是描述风浪场特征的重要物理量。作者基于风浪有停留在混乱运动状态的趋势的性质对风浪场特征量间的关系进行了研究。主频波频率附近的波动自风摄取能量,风浪吸收的能量通过非线性相互作用在谱中重新分配。谱中能量的重新分配产生多尺度波动,这导致风浪波面的混乱运动(风浪处于混乱运动状态)。在稳定状态,风浪运动最为混乱。当风浪状态偏离最混乱运动状态,谱中非线性相互作用引起的能量重新分配将使风浪回到该状态。基于线性海浪理论导出风浪场特征量间的关系。导出的关系与观测结果进行了对比,发现理论结果与观测结果很好地符合。风浪场宏观特征量间存在固有关系。尽管目前风浪场特征量关系的观测结果存在差异,但本文中证明,所导出的理论关系与实验结果很好地符合。     

非线性洋面温度反演

本文从辐射方程出发，简述洋面温度与亮度温度之间的非线性关系，进行非线性洋面温度反演的方案设计，用正演算法 计算出非线性洋面温度反演公式的回归系数，对样进行检验。     

非线性流函数波浪理论的求解

在海洋工程设计中,往往要求包括极限破碎波在内的极为非线性的波浪资料。为提供这些资料,目前已有多种非线性波浪理论可供使用,其中多数最终给出速度势函数φ(x,z,t)的表达式和波面方程,由此来研究与波浪相遇的结构物的运动性能,或者计算作用于这类结构物上的波浪力。这些理论包括用于近岸和浅水的孤立波理论和椭圆余弦波理论,主要用于深水和过渡水深的高阶斯托克斯波浪理论和流函数波浪理论,此外,还有扩展速度势理论和直接数值波浪理论等。在所有这些波浪理论中,流函数波浪理论对整个深水、过渡水深及部分浅水都提供了最好的边界条件拟合和最好的实验可靠性。就     

关于海浪波面最大值问题

在海浪波面最大值的研究中,Longuet-Higgins曾于1956年提出过在一给定时间区间上波面的最大值问题,其中振幅定义为波高的一半,也就是在一个任意长度的时间区间上波面的最大波高问题。这一问题的实用意义是明显的,例如研究波浪对直壁的作用力时,得到了作用在直壁上的最大总波力是     

判别分析在海浪分类中的应用

本文将判别分析应用于海浪,目的在于分辨它是风浪或是涌浪。以深水波和浅水波的较广泛数据建立相应的判别函数。就所检验的例子而言,所提函数给出的结果与实际海浪的符合较现有判据的为好。     

成长过程中非线性水波的色散关系

本文讨论了成长过程中非线性水波的色散关系。得到了精确到波陡二次方的非线性色散关系,证明了在偶合机制控制下的非线性成长过程具有多重时间尺度(即振荡、演化和成长的时间尺度)。还证明了即使在成长过程中的水波色散关系中也不含有与波陡一次方成正比的非线性修正项。在极限情况下,我们又得到了非成长水波色散关系的一般表达式。用Wallops谱进行数值计算的结果表明,我们的理论适用于低频波和含能波段;与实验数据的比较表明,在含能波段的理论值和实测值很接近。     

SIMPLIFIED PROOF AND EXTENSION OF INTEGRAL PROPERTIES OF GRAVITY WAVES OF FINITE AMPLITUDE

By means of a rather simple and direct method, this paper deduces the relations between the kinetic energy of waves and the horizontial momentum, and between different kinds of energies of waves, thus greatly simplifying the corresponding processes of deduction given by Starr and others. Furthermore, several important integral properties of two-dimensional, irrotational, periodic and permanent waves, which are generalized to the case with uniform current existing, the concept of wave excess is established, and some important integral properties of wave excess are deduced.     

破波与海面粗糙长度的关系

通过对实验室风浪的测量,找出了波面跳跃高度(?)_h与水面粗糙长度z_0的经验关系,从而经验地揭示了z_0的物理和几何意义。又利用z_0与(?)_h的经验关系,将海面上风廓线对数律改写为更具有实用意义的形式。     

表面波对于混合层中湍流强化作用的实验研究

文中介绍了一项二层流体内密度界面处湍流挟卷的实验室研究。实验结果表明,有表面波存在时,混合层下密度界面处的挟卷速度较之无表面波时有明显的增大。这个实验事实的可能的海洋学含义为:不破碎的表面势波对于混合层内湍流有强化的作用,因而成为在考查密跃层变迁问题中应考虑在内的动力因素。     

适当窄谱非线性海波场波面、速度和加速度场的统计

本文以随机斯托克斯波(Stokes wave)串为非线性海波的统计模型,利用摄动法和最快下降法技术,导出了非线性波动场诸要素(波面、速度场和加速度场)的分布函数。所得结果定量地阐明了波剖面的非线性上下不对称性对波动场统计特征的影响。     

基于变系数Korteweg-de Vries方程的海洋内孤立波非线性相互作用仿真模拟研究

本文主要是利用含有散射项和微扰项的变系数Korteweg-de Vries方程的双孤子解对海洋内孤立波的非线性相互作用进行研究.在南海东沙群岛海域,着重分析该弹性碰撞在合成孔径雷达图像上的信号特征,同时研究耗散项和微扰项对海洋内孤立波的弹性碰撞引起的表层流速的影响.     

海浪局部频率及波面水质点局部速度的统计分布

根据平稳正态随机过程和Ｈｉｌｂｅｒｔ变换的性质,推导了海浪局部频率及波面水质点局部速度的统计分布,以Ｐｉｅｒｓｏｎ－Ｍｏｓｃｏｗｉｔｚ谱为例进行了讨论。本文的结果为解释与海上结构物ｒｉｎｇｉｎｇ现象产生有关的海浪事件提供了一种可能的参考依据。