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  • 1 # 使用者6505072306778

    在海浪譜中,風浪頻譜得到最廣泛的研究,因為它的應用最廣,也最易於得到,但尚無基於嚴格理論的風浪頻譜。通常p為5~7,q為2~4,在正量A和B之內。除了數值常數外,還包含風要素(如風速、風時和風區)或浪要素(如特徵波高和週期)作為參量,故譜的形狀隨風的狀態或對應的浪的狀態而變化。上述兩項的乘積代表的譜,在ω=0處為0,在0附近的值很小,ω增加時,它驟然增大至一個峰值,然後隨頻率的增大而迅速減小,在ω→∞時趨於0。這表明譜的頻率範圍在理論上雖為0~∞,但其顯著部分卻集中在譜峰附近。海面上存在的許多波,其顯著部分的週期範圍很小,恰和理論結果相對應。隨著風速的增大,譜曲線下面的面積(從而風浪的總能量或波高)增大,峰沿低頻率方向推移,表明風浪顯著部分的週期增大。 從波面的記錄估計譜,是獲得海浪頻譜的主要途徑。習慣上將譜的估計方法分為相關函式法和快速傅氏變換演算法兩種。在電子計算機上計算時,後者比前者更節約時間。20世紀70年代,開始引用最大熵等方法。依此可自不多的資料估計出解析度較高的譜,它適用於非平穩的海浪狀態。 在海浪研究中已提出的頻譜很多常採用的皮爾孫—莫斯科維奇譜,是60年代中期提出的,是在對充分成長的風浪記錄進行譜估計和曲線的擬合時得到的,已為多數觀測所證實。 60年代末,按照“北海聯合海浪計劃”(Jonswap),對海浪進行了系統的觀測,提出了一種頻譜,其中包括分別反映能量水平、峰的頻率尺度和譜形在內的5個參量。這種譜表示風浪處於成長的狀態,它具有非常尖而高的峰。對Jonswap譜分析的結果表明,風浪的能量主要透過譜的中間頻率部分傳遞,然後借波與波之間的非線性相互作用,再分別向譜的高頻和低頻部分傳遞。反映這種能量交換的譜,具有穩定的形式。利用此特性,可將譜隨風的變化轉換為其中的參量隨風的變化,從而提供另一種海浪計算或預報的方法。 有一種半經驗的方法,它假定海浪的某些外觀特徵反映其內部結構,由觀測到的波高和週期間的關係,可匯出海浪譜。早在50年代初提出的紐曼譜和工程中常使用的佈雷奇奈德爾譜,都屬此類,前者p=6,q=2;後者p=5,q=4。有些蘇聯作者採用具有前述形式的頻譜,然後由觀測資料確定其中的常數和參量。 中國學者於50年代末至60年代中期,嘗試自風浪能量的攝取和消耗出發推匯出譜,其中包括用風要素作為參量,從而描述譜相對於風時和風區的成長。由這些譜計算波高和週期等要素比較方便,但推導中涉及的能量計算,仍是半經驗性的。

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