海浪能量方向分布形式对近岸波折绕射计算的影响

本文考虑海浪能量在方向上的分布，结合组成波折绕射控制方程组，建立了海浪方向谱的折绕射联合模型，并在简单地形上实施数值计算，比较简单波及折绕射的计算结果，表明：考虑海浪能量的方向分布，能减弱波动能量辐聚、辐散的程序，改变辐聚、辐散的位置。     

海浪能量谱的折绕射研究——Ⅱ.缓坡破碎带联合模型

海浪自深水向海岸传播时,水深逐渐变浅,海浪传播的速度、波长、波高和波形也随之变化.当深度浅至一定程度时,通常发生不同形式的波浪破碎,形成水流涌上岸滩,继而流回水中。波破碎时,水质点水平速度增大,并伴有强烈的搅拌作用。因此,波破碎对水工建筑物的作用、泥沙搬运、环境保护、海区自净能力计算都是很重要的。     

缓坡非均匀流场中随机波传播的折绕射联合模型

文中导出缓坡非均匀流场中传播的随机波的谱密度分量的折射和折绕射联合模型,给出两种地形波流同线和斜交的、不同流速值的顺、逆流传播波动的数值解.论述随机波在地形和流共同作用下的传播规律.在不同情况下我们推荐了应用折射或折绕射联合模型计算的方法.     

海浪能量谱的折绕射研究Ⅰ——缓坡上的联合模型

本文给出缓坡上海浪能量谱的折绕射联合模型,在给定频率和谱的零阶矩下,模型简化为规则波的折绕射联合模型.文中对三种半椭圆形斜坡底形进行了数值计算,分析比较了用海浪能量谱表示的随机波的和简单波的折射模型和折绕射联合模型的计算结果,也分析了随机波的折射谱和折绕射谱的谱形变化.说明联合模型计算结果是合理的,有应用价值的.     

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。     

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。     

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。     

随机海浪列率谱与频率谱的实验比较研究：Ⅰ.随机海浪列率谱估计方法

首次将列率谱分析的两种谱估计方法,并矢周期图法和并矢相关法引入到随机海浪的研究,文中就不同环境条件下实验室资料,对两种谱估计方法进行了比较,结果表明：两种谱估计方法所得结果非常吻合。     

基于拟层流风波生成机制的海浪谱模型

海浪谱的能量可以视为由具有不同相速度的谐波携带的能量所组成。基于对风波形成、发展过程的认识,认为各组成谐波的能量由谐波自平均风摄取而来,由此根据拟层流模型推导出谐波能量密度的计算公式,建立以等效风速和峰值频率等为基本参数的海浪谱模型——随机Fourier函数模型,并给出了确定谐波频率、波长、相速度、振幅以及等效风速等模型参数的原则和计算方法。在59个实测样本谱基础上,采用随机建模方法确定模型参数的取值及其概率分布。结果表明,海浪谱模型可以很好地预测谱能,所计算的物理谱与实测谱均值吻合良好。     

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。     

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。     

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。     

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.     

基于海浪谱的沉箱式防波堤动力分析方法

利用海浪谱JONSWAP谱生成随机波浪,并结合改进的波浪力时程模型生成一个连续的、持续时间相对较长的随机波浪力作用过程。假设五十年设计基准期内防波堤每年遭受一次风暴,利用波浪谱随机生成五十次风暴波浪作用过程,对防波堤五十年设计基准期的响应过程进行一次随机模拟,以此作为一个样本。经过对大量随机模拟产生的样本进行统计分析,实现对防波堤整个设计基准期内的安全度进行概率评估。最后,通过算例对该方法的应用进行了演示。     

基于极化SAR数据的海浪信息反演

基于C波段极化AIRSAR数据,采用性能较好、计算简便的圆极化法提取极化方位角,利用极化SAR数据的反演算法反演海浪参数。将反演的海浪参数与NDBC浮标测得数据进行比对,结果显示两者反演海浪参数较为一致,精度符合海浪观测要求。同时,对海岸岬角在海浪传播过程中的折射作用进行了分析,发现海浪由开放水域向近岸浅水域传播过程中受到海岸岬角折射影响较大,结果符合近岸海浪传播特征。     

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。     

微尺度滑动平均方法计算海浪谱奇阶矩的公式

Glazman提出了一种计算海浪谱高阶谱矩的微尺度平均方法,但是,他利用随机过程理论导出的计算偶阶矩的公式和参照偶阶矩结论定义的奇阶矩计算公式之间存在着内在的不一致性.本文在Glazman工作的基础上根据随机过程理论推导了“微尺度平均方法”计算奇阶谱矩的公式,纠正了他的错误.上述结论随即应用于讨论破碎对波面水质点水平速度分布的影响.通过破碎的加速度判据考虑了破碎对速度分布的限制,给出了未破碎波面上水质点水平速度的的统计分布的初步结果.该分布取决于谱宽度参数及白浪覆盖率的大小,当白浪覆盖率较大时明显偏离正态分布.