【摘要】：突發(fā)巨浪是一種特殊的災(zāi)害性波浪,具有波高極大、波峰尖峭、能量集中、出現(xiàn)沒(méi)有任何預(yù)兆等特點(diǎn),極具破壞性,嚴(yán)重威脅著海洋建構(gòu)物、船舶航行和海上作業(yè)人員的安全。目前,世界上不同海域已發(fā)生大量由突發(fā)巨浪造成的海洋建筑物和船舶破壞及人員傷亡事件,因此突發(fā)巨浪越來(lái)越受到關(guān)注。由于了解突發(fā)巨浪的統(tǒng)計(jì)特征具有重要的理論意義和工程實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,本文應(yīng)用數(shù)值模擬方法對(duì)突發(fā)巨浪統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了系統(tǒng)的分析研究,研究成果可以為海洋結(jié)構(gòu)物的設(shè)計(jì)和突發(fā)巨浪的預(yù)警預(yù)報(bào)提供依據(jù)。本文先敘述了研究突發(fā)巨浪統(tǒng)計(jì)特征的背景與意義,介紹了突發(fā)巨浪特性及定義、生成機(jī)制、出現(xiàn)概率、波要素統(tǒng)計(jì)分布的國(guó)內(nèi)外研究情況及中國(guó)海域突發(fā)巨浪的相關(guān)研究,討論了現(xiàn)有突發(fā)巨浪統(tǒng)計(jì)研究中存在的不足。之后,介紹了本文使用的波浪模型,并驗(yàn)證了模型的有效性。最后,考慮到海浪譜是描述波動(dòng)海面的有效方法,而海浪譜有單峰譜、雙峰譜、方向譜三種類型,故分別基于JONSWAP譜、Torsethaugen譜、cos~(2s)型方向分布函數(shù)的方向譜模擬了大量波浪時(shí)間序列,用蒙特卡洛原理確定了獲得穩(wěn)定的波浪統(tǒng)計(jì)特征所需的波浪樣本量,按照下跨零點(diǎn)法以H2H_s(H為波高,H_s為有效波高)為突發(fā)巨浪的定義對(duì)突發(fā)巨浪統(tǒng)計(jì)特征進(jìn)行了討論,得到如下結(jié)果:(1)基于JONSWAP譜模擬了長(zhǎng)峰線性波浪和二階波浪,計(jì)算了不同譜寬時(shí)突發(fā)巨浪出現(xiàn)概率并以譜寬參數(shù)γ為變量擬合了出現(xiàn)概率的計(jì)算公式,觀察突發(fā)巨浪波形后對(duì)波形進(jìn)行了分類并統(tǒng)計(jì)了各波形所占比例,總結(jié)了突發(fā)巨浪波形的特征和突發(fā)巨浪波高-周期聯(lián)合分布的特征,擬合了突發(fā)巨浪波高、周期、波陡、出現(xiàn)時(shí)間間隔的分布,發(fā)現(xiàn)波高、周期、波陡分布適于用GEV分布描述而出現(xiàn)時(shí)間間隔分布與指數(shù)分布相符,給出各分布擬合參數(shù)以γ為變量的計(jì)算公式,討論了水深和波陡對(duì)二階波浪中突發(fā)巨浪出現(xiàn)概率的影響:水深越小、波陡越大,突發(fā)巨浪越可能出現(xiàn)。(2)基于Torsethaugen譜,研究了相同有效波高、不同譜峰周期和相同譜峰周期、不同有效波高時(shí),線性波浪和二階波浪中突發(fā)巨浪的出現(xiàn)概率、波要素分布、出現(xiàn)時(shí)間間隔分布、波高-周期聯(lián)合分布,并與單峰譜情況下的模擬結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)雙峰譜時(shí)突發(fā)巨浪出現(xiàn)概率明顯小于單峰譜情況,兩種情況下均可用GEV分布擬合突發(fā)巨浪波高、周期、波陡,用指數(shù)分布擬合出現(xiàn)時(shí)間間隔,波高-周期聯(lián)合分布特征相似。(3)基于cos~(2s)型方向函數(shù)研究了波浪入射角度、方向分布參數(shù)和頻譜類型對(duì)突發(fā)巨浪出現(xiàn)概率的影響,發(fā)現(xiàn)入射角度越小、方向分布越窄,則出現(xiàn)概率越大,單峰譜情況時(shí)的出現(xiàn)概率大于雙峰譜情況。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P731.22

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本文編號(hào)：2592980