变浅作用下浅水海浪谱的计算

深水海浪向近岸传播过程中,由于变浅作用,其波面高度分布,波谱都发生了变化。本文基于非线性系统的输出和输入间亦存在转换关系,通过波面高度分布函数建立了深水正态海浪过程作为输入和浅水偏态海浪过程作为输出之间的非线性转换关系,导出了深、浅水谱间的理论关系。在假定能通量不变的条件下,提出了一种由已知深水谱和波面偏度计算二维海浪变浅作用下的浅水谱的方法,并对其进行了讨论和检验。     

SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪模拟研究

基于浅水斜坡地形的物理模型试验数据,考察SWAN模型对实验室小尺度浅水波浪的模拟效果,进而检验其浅水项的模拟精度。模拟中采用直接输入初始测点的实测海浪谱进行造波,重点考察浅水中三波相互作用和变浅破碎两个源项,对不同工况下,SWAN模式在水深条件变化下的有效波高、谱平均周期、海浪谱演化的模拟能力进行研究。研究表明:模拟的有效波高较符合实测波浪的增长和衰减,但谱平均周期计算值明显偏小;海浪谱的能量转移机制同实测有较大区别,频谱模拟结果出现高频高估、低频低估现象。对两个源项进行对比分析得出三波相互作用对海浪谱的能量转换影响远大于变浅破碎耗散。想要提高近岸区谱平均周期和海浪谱的模拟精度则SWAN模型中三波非线性项的计算精确度仍需更多研究和改进。     

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。     

数值模拟波面外观海浪谱在计算浅水波要素中的应用

文中假定海面实际的海浪是由大小、周期、形状各异的一群外观海浪所组成,或者说是以外观海浪谱的外观表现来反映海面实际海浪的。还假定,每个外观海浪独立传播,独自受浅水作用,并不相互作用。据上述两点假定,作者提出了一种计算浅水波要素的方法。通过计算实例指出,在狂涛中,依本方法计算的平均波高比按我国“规范”方法计算的平均波高要偏低,而在狂浪以下海况中,则可能相反。应用本方法还可以得到一些“规范”方法无法得到的结果——浅水处的外观海浪谱与破碎带。     

用波面高度分布的非正态特征反演非线性随机海浪

本文不依据波动的非线性方程,而是利用波面高度分布的非正态特征反演非线性随机海浪.在窄谱条件下,论述了反演的非线性波面、谱及波面极大(小)值分布同现有某些非线性理论结果的一致性,以深水正态海浪过程用浅水非正态特征反演浅水非线性海浪过程及其谱作为算例,并用实测资料检验,结果表明,其同实测值符合较好,从而说明本文方法是可行的.     

变浅作用下的长周期重力波的实验研究

利用大型水槽设计了在由深水到近岸不同坡度处海浪在变浅作用下诱导产生的长周期重力波的实验。正态随机海浪在深水生成并沿斜坡向浅水传播,记录了不同水深处波面高度随时间的变化过程并进行统计分析和谱分析。实验数据分析结果表明,长周期重力波的能量随着水深的变浅而增高,其谱锋频率位于0.2~0.3fp附近,这里fp是深水正态海浪过程的谱峰频率。长周期重力波的能量与入射波的能量比与波面高度分布的偏度密切相关。进一步分析了两种波动的能量谱峰值比和波面高度分布偏度的相关关系,获得了经验关系,为预测近岸浅水长周期重力波提供了科学依据。     

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.     

复杂地形下海浪数值模式的特征线计算格式

LAGFD-WAM海浪数值模式是一种第三代海浪数值模式，通过求解波数谱平衡方程，并考虑风输入、波浪破碎耗散、底摩擦耗散、波波非线性相互作用和波流相互作用等源函数，模拟波数空间下的海浪方向谱，并依此获得海浪的波高、周期和平均波向。该模式的一个显著特点是采用特征线嵌入格式求解海浪的传播。在进行浅水区域的海浪模拟时，特征线嵌入格式的数值计算方案是否合理对海浪数值模拟结果产生直接的影响。为此LAGFD-WAM海浪数值模式提出了一种新的特征线混合数值计算格式，并应用于浅水海浪数值模拟。结果表明，采用该计算方法，能够使数值模拟结果与实测结果很好符合。     

浅水海浪的数值模拟

一、前言在海浪的研究中,用精度较高的测波仪器,从自然界获取各种天气情况下的海浪实测资料,用于揭示海浪本身的变化规律是一种非常重要的研究手段.然而,由于海上条件的复杂和严峻,且费用昂贵,常使系统的观测资料很难得到.近几年来,随着电子计算机应用的推广,一些研究者利用计算取得大量人为资料作为研究海浪本身变化规律的依据,已在海浪谱和海浪外观统计特征的研究方面取得了可喜的成果.本文根据波的叠加原理,利用已知谱,对浅水海浪数值模拟进行了初步尝试,模拟了波剖面、谱曲线及海浪要素.     

福清湾港口工程中海浪要素的分析研究

本课题对福清湾的海浪要素进行了较系统的研究，并在几个方面对海浪的极值估计问题进行了专门探讨。一是选用基于文氏海浪理论谱原理的波浪折绕射联合模型方法分析外海海浪在福清湾水域传播的衰减程度，其次是采用新订正的浅水风浪公式分析湾内有限风区的浅水风浪状况，同时也对这一海区的实测海浪特征进行综合分析，以便能够使港口工程规划和设计部门对福清湾的海浪影响程度有较全面的了解。     

有限水深的风浪频谱

基于三参量（Ｂ，ｍ０，ω０）风浪频谱，经变换引进了深度参量μ，通过解出传统谱出的Ｋ，Ｆ，ｐ，ｑ与Ｂ，ｍ０，ω０，μ间的关系，得到了有限水深海浪频谱，从而使传统频型具有完备的形式。本文还给出一种由深水海浪谱构造浅水海浪谱的方法。     

长江口海域浅水波浪数值模拟的探讨

本文应用中国海洋大学研制开发的“二维浅水海浪谱数值模式”,选择东向入射波进行了口门及航道内较具代表性的5个点的模拟。初步分析了该数值模式在复杂地形、径流等环境条件下的表述性和敏感性,为“二维海浪谱数值模式”在长江口海域的应用做一些探讨性工作。     

浅水环境下波浪能能流密度计算方法研究

本文列举了3种波浪能能流密度计算方法,通过实测资料和数值模拟的实验,分析了3种方法在浅水环境中的适用性。分析得知,定义方法对浅水环境中的海浪特征考虑最为周全,计算结果最准确,但强烈依赖海浪谱的存在,适用面较窄;经验方法仅依赖常规海浪参数,对各种基础资料几乎都适用,但对波能能流密度的估计往往偏低,且不能明显反应出地形抬升对波能能流密度的汇聚效应;修正方法考虑了浅水的影响,通过适当的选取参数,可以给出较准确的结果,但对于大的波能能流密度值存在过高估计的问题。3种计算方法各有优劣,可以根据实际需要适当选择。     

海浪预报知识讲座

第三讲　海浪谱成长理论１　海浪谱的概念 海浪谱是用来描述海浪内部结构的，它说明海浪由哪些组成部分构成的。海浪谱已成为目前海浪研究的中心问题。海浪谱主要应用于以下５个方面：第一，海浪观测与分析方面，由于海浪复杂性和随机性，从观测方案、测头形式、记录方式到统计取样和分析方法的选取和设计都必须密切结合谱的概念进行。第二，海浪预报方面，利用谱进行海浪数值计算已成为当今最有前途的预报方法。第三，海洋环境研究，海浪影响海洋与大气的能量交换，海浪的反射性能影响雷达探测，海浪还影响海面磁场变化与声波的传播及影响…     

华南沿岸浅水台风风浪频谱的初步探讨

在深水海浪向近岸浅水区传播的过程中,由于变浅作用,海浪的频谱发生了相应的变化。文章以华南沿岸实测浅水台风风浪资料为基础,通过分析比较深水风浪频谱与实测台风风浪频谱的不同,并对实测资料进行统计处理,得出适用于华南沿岸浅水台风风浪的频谱。文章还将该频谱与已有的两种深水风浪频谱和Basinski－Massel浅水风浪频谱进行了比较。     

外观海浪谱的比较和验证

不同于通常意义下的海浪谱(以下简称为“内频谱”),外观海浪谱描述的是海浪能量随外观频率的分布,它可以依据表征海浪外观统计特征的波高与调期联合分布从理论上确定.本文在Huang、孙孚等已有工作的基础上,对外观海浪谱进行了较为深入的研究.首先,纠正了Huang等论文中的某些错误,并将Huang、孙孚等据不同的联合分布导出的外观海浪谱进行比较;然后,分别计算这两种外观海浪谱的前三阶矩,并与内频谱的矩进行比较;最后,用实验和现场资料对从理论上导出的外观海浪谱进行验证.结果发现,当谱宽度v≤0.3时,外观海浪谱矩与内频谱矩差异很小,理论谱形与实测结果也非常接近.因而,在实际问题的应用中,若谱宽度不大,则就可以用本文讨论的外观海浪谱去替代目前从理论上尚不能得到的通常意义下的海浪谱.     

非平稳海浪过程谱估计的研究

在常规海浪谱估计中,海浪被视为平稳随机过程。然而,对由风暴引起的波场,有限风区波场,以及受折射,变浅和底部摩擦影响的浅水波场,则不能被视为平稳(或匀质)的。在某种意义上,可以说将海浪过程视为平稳随机过程是由于缺乏在物理上有意义的,数学上有严格证明的非平稳随机过程谱的概念而提出的。严格地说,海浪过     

海浪产生磁场的能量分布计算

结合前人在海浪功率谱研究以及海浪产生磁场两方面的研究,求出了海浪-磁场系统的传递函数,计算了传递函数的峰值、对应的峰值频率,分析了这些指标随高度的变化.根据理论分析,给出了感应磁场总功率的表达式和峰值频率满足的方程,指出海浪感应磁场是一个窄带随机过程.最后选择几种典型的海浪谱,计算了它们感应的磁场功率谱以及总功率、功率谱峰值、峰值频率以及等效噪声带宽.     

随机海浪群性的研究

从随机海浪群因子的定义出发,分别研究将海浪视作正态过程和非正态过程时海浪的群性。研究结果发现按正态过程描述海浪时其群因子的值为常值,而按非正态过程描述海浪时其群因子的值不再是常值,它与海浪的非线性因子及谱宽度参数有关,并随这两个因子变化而变化。文中并给出了海上实测资料的验证结果     

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,