波群中波高分布的研究

发布时间：2020-05-26 20:22

【摘要】： 海浪波高分布在海浪理论和工程应用中受到普遍关注。在海浪中,具有较大波高的波经常相继出现构成波群。波群中的波高分布对海洋工程和波破碎等研究具有重要意义。 波群中多个波波高累积概率是海洋工程中受到关注的问题。Nolte等在线性海浪模型下,通过波群中单个波波高的Rayleigh分布和各波波高相互独立的假定,导出波群中多个波波高的累积概率。然而大量观测表明,波群中相邻波波高之间存在相关性。本文将波群中波高序列视为Markov链,根据海浪波高的一元和二元瑞利分布,导出波群中多个波波高累积概率的理论公式。通过与观测结果对比,本文理论结果明显地优于Nolte等结果。 Nolte等理论的一个基本假定是波群中各波波高相互独立。当波群连长增大,Nolte理论结果与实验结果的偏离增大。在本文研究中,波群中相邻波波高间存在相关性,当波群连长增大时,理论结果和实测结果并未发生偏离。本文结果在海浪理论和海洋工程方面具有重要意义。 目前在波群研究中,各种连长波群中的单个波波高分布被视为是完全相同的分布。将各种连长波群中的单个波波高分布视为Rayleigh分布的假定,迄今在波群中波高分布的研究中均被认为成立。本文将信息熵概念应用于波群中波高分布的研究,通过分析实验室风浪观测资料,发现随着波群连长的增大,波群中波高的信息熵增大。这一结果说明,在不同连长的波群中波高值的不确定性不同。当连长增大,波高值的不确定性增大。当以平均波高无因次化,波群连长较大时波群中波高累积概率明显大于连长较小时的情形。实验结果表明,在波群中波高分布的研究中,波群连长必须是一个予以考虑的因素。实验结果同时表明,波群中波高分布受谱宽度的影响。当谱宽度增大时,波群中波高累积概率降低。引入一个体现波群性质的无因次化波高参量,在不同连长的波群中得到一致的波高累积概率分布,但波群中波高分布的信息熵仍不相同。这一结果表明不同连长波群中波高分布有一种内在的不同,这种内在的不同不能通过改变无因次化波高予以消除,不同连长波群中波高分布不是等价的。波高值的不确定性程度与波群连长密切相关。此结果对波高分布的细结构等理论问题有重要意义。
【图文】：

.1 分析波群研究的方法波群研究的主要内容为波群出现的次数、波群经历的时间、波群内包含的和表征群性的参数。现已提出了多种方法，主要有以下几种:.1.1 包线理论在古典水动力学中已提出波群的概念：两个振幅相同而波长和周期略有不余弦波，在同一个方向传播时就会形成包络波形（包线）非常规则的波群，理论已证明，，波浪能量是以群速向前传播。对复杂的实际海浪，假定在窄谱条件下，波形如图 1.1.1 所示，并可用1.1.1）描述。η (t )= A(t)cos[ωt+φ(t)](1.1.

11图1.2.1 波高的Rayleigh分布2. Weibull 分布许多学者用实测海浪资料对波高 Rayleigh 分布进行验证，认为在深水条件下，当谱宽度较小时，理论结果与实际比较符合，而对于小概率对应的波高值，理论结果偏大。故 Forristall（1978）提出了波高的 Weibull 分布，此分布较好的解决了 Rayleigh 分布给出的大波高概率偏大的问题。Forristall（1978）利用 1969－1975 年墨西哥湾中 8 个站共 116 小时飓风下的海浪实录，得到无因次波高1/20H / m的累积率，并用 Weibull 分布拟合：()}1()exp{1/20αβ mHF H= （1.2.2）其中，α =2.126， β=8.42发现此分布更适配于数据点
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：P731.22

【参考文献】

相关期刊论文 前6条

1 俞聿修;柳淑学;;海浪的波群特性[J];港口工程;1988年05期

2 侯一筠;非线性海浪波面与波高的统计分布[J];海洋与湖沼;1990年05期

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5 孙孚;海浪周期与波高的联合分布[J];海洋学报(中文版);1988年01期

6 赵锰,徐德伦,楼顺里;Hilbert变换在波群统计中的应用——Ⅰ.波群群高[J];海洋学报(中文版);1990年03期

相关硕士学位论文 前1条

1 包艳;多向不规则波波群的数值模拟研究[D];大连理工大学;2006年

本文编号：2682360