实验室长波引起的风浪低频频移

利用实验室波浪水槽观测规则长波对风浪的影响。谱分析显示,较之纯风浪谱,除已被广泛关注的长波抑制风浪这一现象外,当长波波陡较小,且频率远离风浪峰频时,长波还使得风浪谱向低频移动。利用Longuet-HigginsStewart(1960)理论,并考虑到风浪破碎的约束,计算了规则长波的存在对风浪谱的影响,发现可以较好地解释这一现象。表明当长波波陡小且频率远离风浪峰频时,长波对短波的二阶调制及其引起的破碎加强可能是长波影响风浪的主要机制。     

涌浪对风浪能量影响的实验研究

在实验室风浪水槽中进行纯风浪和混合浪波面位移观测,研究波长较长的规则波对风浪能量的影响.本文用混合浪和纯风浪中的风浪显著波的零阶谱矩之比代表混合浪中的风浪与纯风浪能量之比,并以此表征涌浪对风浪能量的影响.研究了该能量比随涌浪波陡S、风区x、波龄倒数u/C、涌浪频率与纯风浪谱峰频率之比fs/fwp的变化规律.结果表明,涌浪对风浪能量的抑制作用随涌浪波陡的增加、波龄倒数的增大及涌浪频率与纯风浪谱峰频率之比的增大而增强.发现该能量比依赖于无因次量R=(1+80(πS)2)1.9(fs/fwp)0.9(u/C)0.27,并拟合得到2者的经验关系.此外,本文实验还发现,在某些情况下,涌浪的存在使风浪能量增加.     

粗糙度与风浪特征量关系的研究

在实验室风浪槽中观测风浪和风速,研究粗糙度与波面特征量的关系,发现风浪谱宽度增加,粗糙度增大。在窄谱时,粗糙度随谱宽的增加变化不明显,当波陡降低,粗糙度降低;在宽谱时,当谱宽度增加,即使波陡降低,粗糙度仍可增大。这一结果表明,波陡不足以完全决定粗糙度。当风浪波龄增加,粗糙度呈下降趋势,但由于谱宽度对粗糙度的影响,当波龄增加,部分波浪可有较大的粗糙度。由于这一因素,在粗糙度与波龄关系的观测结果中,数据点的散落不完全由观测误差造成。     

可控深水破碎波的实验室生成方法研究

实验室一般采用波浪聚焦方法生成深水破碎波,通过各组分波浪的波幅叠加生成一个波高显著增大的大波,使其波陡超过极限波陡发生破碎。利用该方法生成深水破碎波浪的破碎次数通常并不唯一,导致波浪破碎后的流场特征不明显;造波参数不易于选取导致研究工况的设置难度大,直接影响深水破碎精细化实验的效果和效率。本文采用聚焦波理论计算波面,并利用上跨零点法定义的波高和波长计算理论波陡,结合物理模型实验统计波浪沿程破碎次数与剧烈程度,研究以JONSWAP谱为造波输入谱型时,聚焦波幅、谱峰频率、频宽等造波输入参数对于波浪破碎情况的影响,从而建立深水波浪破碎次数与造波输入参数之间的近似定量关系,为实验造波参数的选取提供参考,提高实验效率。     

南麂海域风浪的平均波陡与平均波龄统计分布

利用南麂海洋站１９８１－１９９０年实测波浪资料，探讨了该海域风浪的平均波陡与平均波龄的统计分布特征。分析结果：当风浪平均波陡介于０．０２－０．０４时，其出现频率各季在８２％以上；当风浪平均波龄介于０．５－１．２时，其出现频率各季在７８％以上；当风浪的平均波陡与平均波龄介于０．０２－０．０４和０．５－１．０时，其出现频率为５３．５％－６９．６％。     

论风浪的局域结构──Ⅱ.风浪局域小波能谱的性质及应用

引入了局域小波能谱的局域间歇性度量,分析了不同风速下的风浪资料,结果表明,局域小波能谱可依局域频率分为三部分。风浪的群性在三维局域小波能谱图像下显示得更为明显,与风浪有关的一切性质都是局域的,包括风浪的群性。讨论了局域小波谱峰值与谱峰频率的涨落,指出了前者在工程设计中的重要意义,并发现了后者与风浪破碎有关的两种非线性现象。     

论风浪的局域结构：II.风浪局域小波能谱的性质及应用

引入了局域小波能谱的局域间歇性度量,分析了不同风速下的风浪资料,结果表明,局域小波能谱可依局域频率分为三部分,风浪的群性在三维局域小波能谱团像下显示得更为明显,与风浪有关的一切性质都是局域的,包括风浪的群性,讨论了局域小波谱峰值与谱峰频率的涨落,指出了前者在工程设计中的重要意义,并发现了后者与风浪破碎有关的两种非线性现象。     

Ⅱ风浪列率谱的实验研究

利用风浪实验资料,系统地研究了列率谱随风速,风区的演变规律。与频率谱的计算结果比较表明：在主含能频段,特别在峰频附近,两种谱估计方法所得结果基本吻合。但在高频段,特别在二倍峰频附近,两种谱估计方法所得结果存在明显差异。文中就其存在的差异给出了可能的物理解释。     

风浪超射现象的研究 Ⅰ.实验分析

对风浪超射现象进行实验研究,由于峰频率谱值不易精确定,因此通过谱分析不易获得精确的风浪超射曲线。在风浪槽中４个风区处观测随风时成长风浪,以子波变换分析风浪资料,结果表明,风浪高频组成波在成长中姓能量超射,与Ｓｕｔｈｅｒｌａｎｄ等结果相比,该能量超射幅度更大。     

应用特征波预报公式进行台风浪计算的一个根本缺陷

Wilson方法和井岛方法均是移动风区上著名的波浪推算方法,被广泛应用于台风波浪的推算和预报上。本文通过分析指出:使用上述方法以海洋工程界所推行的风浪预报公式作台风浪推算时,所得特征波波陡将与台风浪实测波陡分布定性不符,并指出产生这种缺陷的原因。     

Effect of dispersion on impulsive waves

The generation and propagation of surface waves resulting from suddenly created disturbances over water surfaces is investigated. The initial boundary conditions defining the disturbance are given either by a velocity of the free surface, an initial elevation of the free surface or a pressure impulsively applied on the free surface. It is shown that the corresponding three forms of solutions are related by a simple time derivative. Linear solutions are obtained in the cases where the wave motion is assumed to be nondispersive, mildly dispersive and fully dispersive, as well as in the case where the motion is given by the method of stationary phase. Criteria are established to indicate the limit of validity of each method.     

马蹄波波形几何参数的试验研究

为了研究真实海洋表面马蹄波的波形特征,通过物理模型试验研究了马蹄波的波形特征参数。研究中通过引入满足共振条件的扰动波成功在试验室内产生了马蹄波,测量和分析了马蹄波的波面升高和水平弧形波峰的几何特征,定义了新的垂向几何参数和水平几何特征参数,给出了不同水深情况下的这些参数的结果,得出了水深对马蹄波几何形态的影响。理论分析了马蹄波的横向结果,并与试验测量结果和弧形处理结果进行了对比。结果表明,马蹄波波形受水深影响较大;水深越浅,马蹄波的波面形状越接近椭圆余弦波,横向波长也越大。     

波群内单个波的波陡分布与波破碎

对波群内单个波的波陡分布和波破碎进行了实验研究。研究结果是,波群中波动的最大振幅出现在波群前部而不是出现在波群中央,这种不对称性导致波群前部单个波出现大波陡的概率大于后部单个波出现大波陡的概率;进一步的波破碎统计发现波群前部单个波破碎的频率是后部单个波破碎频率的4倍。因此认为,波群结构的不对称性能够导致单个波发生破碎的...     

Gravity torques for surface waves

The effects of the gravity torques acting on the angular momentum of surface gravity waves are calculated theoretically. For short crested waves the gravity torque is caused by the force of gravity on the orbiting fluid particles acting down the slopes of the crests and troughs and in the direction parallel to the crests and troughs. The gravity torque tries to rotate the angular momentum vectors, and thus the waves themselves, counterclockwise in the horizontal plane, as viewed from above, in both hemispheres. The amount of rotation per unit time is computed to be significant assuming reasonable values for the along-crest and trough slopes for waves in a storm area. The gravity torque has a frequency which is double the frequency of the waves. For long crested waves the gravity torque acts in the vertical plane of the orbit and tries to decelerate the particles when they rise and accelerate them when they fall. By disrupting the horizontal cyclostrophic balance of forces on the fluid particles (centrifugal force versus pressure force) the gravity torque accounts qualitatively for the three characteristics of breaking waves: that they break at the surface, that they break at the crest, and that the crest breaks in the direction of wave propagation.     

斜向波浪对半圆型防波堤作用的实验研究

通过正向与斜向波浪对半圆型防波堤(不开孔出水堤)的实验研究,给出了其水力特性及单位堤长所受的无因次水平波浪力、竖向波浪力和波浪浮托力随各主要影响因素的变化规律,特别指出了斜向波浪力可大于正向波浪力及水平波浪力中波谷作用大于波峰作用发生的条件。     

深水波浪破碎时波浪演化特征实验研究

采用能量聚焦的方式产生深水破碎波,并通过增加输入波陡使发生不同强度的波浪破碎现象。实验中,沿水槽中心位置布置22个浪高仪,分析波浪传播过程中的波面演化特征。对水槽不同位置处波面数据进行波能谱与小波能谱分析,发现在聚焦波传播过程中,低频能量部分保持相对稳定,而一次谐波高频部分先逐渐拓宽,经过破碎区域后又逐渐恢复。能量在高频部分有所损失,这种现象在破碎时更加明显,且破碎强度越大,越显著。波浪未破碎时,由于波浪传播过程中高频部分拓宽,导致聚焦前后特征频率略有增加,特征群速和特征周期略有减小;当波浪破碎时,由于破碎导致的能量损失比较明显,且卷破时更加明显,导致破碎后特征频率减小,特征群速和特征周期增大。     

Extreme waves for Kuwaiti territorial waters

The extreme significant wave heights and the corresponding wave periods were predicted for return periods of 12, 25, 50, 100 and 200 yr for 19 different locations in Kuwaiti territorial waters. Though the total coast length of Kuwait is only about 500 km including all islands and the total area of the Kuwaiti territorial water is about 7611 km², the extreme significant wave height vary from 1.86 to 4.02 m for 100 yr return period, among these 19 locations. In general Weibull distribution is found to fit the data well compared to the Gumbel distribution. The input wave data for the present work is obtained by hind casting waves using a WAM model. Wave data is hindcasted for a total period of 12 yr, starting from 1 January 1993 to 31 December 2004. From the joint probability of wave height and wave period, a simple polynomial relationship is obtained between the significant wave height and mean period for all the 19 locations. It is found that the wave period for wave heights of 100 yr return period cannot exceed 6.5 s. A large number of coastal projects are in progress and many new projects are planned for the near future in the Kuwaiti territorial waters. The results of the present study will be highly useful for optimal design of these projects.     

斜向不规则波对直墙作用的实验研究

通过长峰不规则波和方向波谱对直墙作用的实验研究 ,分别给出了每延米斜向不规则波波浪力与正向力之比 ,方向波谱波浪力与斜向长峰不规则波波浪力之间的关系 ,通过与规则波实验结果的比较给出了斜向规则波与不规则波波浪力之间的相对关系 ;并对斜向不规则波的反射系数与正向波时的变化作出了分析     

Local properties of sea waves derived from a wave record

It is demonstrated that for linear deep sea waves with small directional scattering the particle motion at the sea surface and energy transmission may be retrieved from a wave record by means of the Hilbert transform. A physical interpretation of the envelope of the two-dimensional deep sea waves as well as a new method for wave group analysis is presented.