【摘要】： 海浪波高分布在海浪理論和工程應(yīng)用中受到普遍關(guān)注。在海浪中,具有較大波高的波經(jīng)常相繼出現(xiàn)構(gòu)成波群。波群中的波高分布對(duì)海洋工程和波破碎等研究具有重要意義。 波群中多個(gè)波波高累積概率是海洋工程中受到關(guān)注的問題。Nolte等在線性海浪模型下,通過波群中單個(gè)波波高的Rayleigh分布和各波波高相互獨(dú)立的假定,導(dǎo)出波群中多個(gè)波波高的累積概率。然而大量觀測(cè)表明,波群中相鄰波波高之間存在相關(guān)性。本文將波群中波高序列視為Markov鏈,根據(jù)海浪波高的一元和二元瑞利分布,導(dǎo)出波群中多個(gè)波波高累積概率的理論公式。通過與觀測(cè)結(jié)果對(duì)比,本文理論結(jié)果明顯地優(yōu)于Nolte等結(jié)果。 Nolte等理論的一個(gè)基本假定是波群中各波波高相互獨(dú)立。當(dāng)波群連長(zhǎng)增大,Nolte理論結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏離增大。在本文研究中,波群中相鄰波波高間存在相關(guān)性,當(dāng)波群連長(zhǎng)增大時(shí),理論結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果并未發(fā)生偏離。本文結(jié)果在海浪理論和海洋工程方面具有重要意義。 目前在波群研究中,各種連長(zhǎng)波群中的單個(gè)波波高分布被視為是完全相同的分布。將各種連長(zhǎng)波群中的單個(gè)波波高分布視為Rayleigh分布的假定,迄今在波群中波高分布的研究中均被認(rèn)為成立。本文將信息熵概念應(yīng)用于波群中波高分布的研究,通過分析實(shí)驗(yàn)室風(fēng)浪觀測(cè)資料,發(fā)現(xiàn)隨著波群連長(zhǎng)的增大,波群中波高的信息熵增大。這一結(jié)果說明,在不同連長(zhǎng)的波群中波高值的不確定性不同。當(dāng)連長(zhǎng)增大,波高值的不確定性增大。當(dāng)以平均波高無因次化,波群連長(zhǎng)較大時(shí)波群中波高累積概率明顯大于連長(zhǎng)較小時(shí)的情形。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在波群中波高分布的研究中,波群連長(zhǎng)必須是一個(gè)予以考慮的因素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)表明,波群中波高分布受譜寬度的影響。當(dāng)譜寬度增大時(shí),波群中波高累積概率降低。引入一個(gè)體現(xiàn)波群性質(zhì)的無因次化波高參量,在不同連長(zhǎng)的波群中得到一致的波高累積概率分布,但波群中波高分布的信息熵仍不相同。這一結(jié)果表明不同連長(zhǎng)波群中波高分布有一種內(nèi)在的不同,這種內(nèi)在的不同不能通過改變無因次化波高予以消除,不同連長(zhǎng)波群中波高分布不是等價(jià)的。波高值的不確定性程度與波群連長(zhǎng)密切相關(guān)。此結(jié)果對(duì)波高分布的細(xì)結(jié)構(gòu)等理論問題有重要意義。
【圖文】：

.1 分析波群研究的方法波群研究的主要內(nèi)容為波群出現(xiàn)的次數(shù)、波群經(jīng)歷的時(shí)間、波群內(nèi)包含的和表征群性的參數(shù)。現(xiàn)已提出了多種方法，主要有以下幾種:.1.1 包線理論在古典水動(dòng)力學(xué)中已提出波群的概念：兩個(gè)振幅相同而波長(zhǎng)和周期略有不余弦波，在同一個(gè)方向傳播時(shí)就會(huì)形成包絡(luò)波形（包線）非常規(guī)則的波群，理論已證明，，波浪能量是以群速向前傳播。對(duì)復(fù)雜的實(shí)際海浪，假定在窄譜條件下，波形如圖 1.1.1 所示，并可用1.1.1）描述。η (t )= A(t)cos[ωt+φ(t)](1.1.

11圖1.2.1 波高的Rayleigh分布2. Weibull 分布許多學(xué)者用實(shí)測(cè)海浪資料對(duì)波高 Rayleigh 分布進(jìn)行驗(yàn)證，認(rèn)為在深水條件下，當(dāng)譜寬度較小時(shí)，理論結(jié)果與實(shí)際比較符合，而對(duì)于小概率對(duì)應(yīng)的波高值，理論結(jié)果偏大。故 Forristall（1978）提出了波高的 Weibull 分布，此分布較好的解決了 Rayleigh 分布給出的大波高概率偏大的問題。Forristall（1978）利用 1969－1975 年墨西哥灣中 8 個(gè)站共 116 小時(shí)颶風(fēng)下的海浪實(shí)錄，得到無因次波高1/20H / m的累積率，并用 Weibull 分布擬合：()}1()exp{1/20αβ mHF H= （1.2.2）其中，α =2.126， β=8.42發(fā)現(xiàn)此分布更適配于數(shù)據(jù)點(diǎn)
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：P731.22

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2682360