風(fēng)浪頻譜的成長(zhǎng)方式研究

發(fā)布時(shí)間：2020-11-15 12:09

　　目前,風(fēng)浪頻譜因其在理論研究和實(shí)際應(yīng)用中的重要作用,得到了相當(dāng)廣泛的研究。但由于客觀現(xiàn)象的復(fù)雜性,迄今尚沒有自理論上獲得風(fēng)浪頻譜的方法。所以現(xiàn)在普遍采取的一種方法是:先假定海浪可由某種現(xiàn)有的譜形來描述,然后用相關(guān)方法研究其中的參量,以滿足理論研究和工程應(yīng)用方面的需求。在以往研究中,主要依靠現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、數(shù)值模擬等手段得出的譜參量與風(fēng)場(chǎng)要素的經(jīng)驗(yàn)或半理論半經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,此類方法對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的依賴較大,且缺乏普適性。為解決上述問題,本文基于侯一筠、文圣常等提出的三參量風(fēng)浪頻譜,在譜參量的統(tǒng)計(jì)研究中,建立受動(dòng)力學(xué)原理支配的控制模型,給出受動(dòng)力學(xué)方程控制的譜參量(譜寬度B、譜的零階矩m0、譜的峰頻率ω0 )隨風(fēng)場(chǎng)要素(風(fēng)區(qū))的成長(zhǎng)關(guān)系。將本文的結(jié)果與先前得到經(jīng)驗(yàn)關(guān)系進(jìn)行比較,并用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果表明: 如(圖3、圖9和圖10)所示,譜參量在風(fēng)浪成長(zhǎng)的初期,隨風(fēng)區(qū)迅速變化;隨著風(fēng)浪的不斷成長(zhǎng),其隨風(fēng)區(qū)的變化趨勢(shì)也逐漸放緩;直到風(fēng)浪達(dá)到充分成長(zhǎng),譜參量亦不再變化。這一描述,符合風(fēng)浪發(fā)展的客觀規(guī)律。此外,通過所選的10組實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證,亦可證明本文提出的結(jié)果與實(shí)際海浪的符合程度比其它現(xiàn)有關(guān)系更好。可見,本文將動(dòng)力學(xué)原理引入風(fēng)浪頻譜的研究,建立的譜參量隨風(fēng)區(qū)的變化關(guān)系與先前的經(jīng)驗(yàn)公式相比更加合理,且普適性更強(qiáng)。本文給出了波陡、波齡與譜寬度的簡(jiǎn)化形式,該形式與先前的結(jié)果相比,更加直觀的描述了波陡、波齡與譜寬度的關(guān)系,并且可以更加簡(jiǎn)便的應(yīng)用于相關(guān)理論推導(dǎo)。文中從波浪成長(zhǎng)的物理本質(zhì)出發(fā),得出新的受風(fēng)場(chǎng)要素控制的譜的零階矩和譜的峰頻率之間的關(guān)系,闡明了先前的各種經(jīng)驗(yàn)關(guān)系是新關(guān)系在取不同風(fēng)區(qū)值時(shí)的特例。因此,視零階矩與峰頻率的關(guān)系隨無因次風(fēng)區(qū)變化更為合理,這是對(duì)傳統(tǒng)結(jié)果的一個(gè)有力改進(jìn)。此外,本文基于已得到的譜參量隨風(fēng)區(qū)的變化關(guān)系,對(duì)四種形式的三參量風(fēng)浪頻譜作了深入的研究,得到其隨風(fēng)區(qū)的成長(zhǎng)關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,直觀地描述了風(fēng)浪頻譜成長(zhǎng)過程中的超射現(xiàn)象在初期的發(fā)生以及在后期的消失。經(jīng)過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證,證明了三參量譜譜形的合理性,同時(shí)也進(jìn)一步證明了譜參量隨風(fēng)區(qū)變化關(guān)系的正確性。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2007
【中圖分類】：P731.22
【部分圖文】：

波陡,譜寬度