有限深海域在海底地形、變淺效應等作用的影響下,具有與傳統(tǒng)無限深海域不同的特性,在軍用戰(zhàn)略監(jiān)測和民用技術研究方面有著非常重要的意義。目前,在有限深海域的研究中存在以下難點:與傳統(tǒng)的無限深海面不同,由于有限深海面對于水深因素的影響存在敏感性,有限深海面的幾何建模問題一直是國內(nèi)外研究的熱點問題;有限深海域的電磁散射問題通常為電大尺寸問題,屬于計算電磁學當中的重難點問題,且其與傳統(tǒng)的無限深海面電磁散射問題不同,水深因素對其電磁散射的影響不可忽略;有限深海域的海底地形探測問題,對于海洋的科學管理和保護研究具有重要意義,但如何將海面的雷達成像到海底地形反演整個過程進行仿真,是國內(nèi)外研究的熱點問題。因此本文從有限深海面幾何建模,電磁散射,雷達成像,水深反演四個方面進行了研究和分析。本文主要工作包含四個部分:一、結(jié)合流體動力學理論及有限深海譜模型,利用線性濾波法建立有限深海域的海面幾何模型。通過比較不同水深及風速情況下的有限深海面,得出其幾何模型變化的規(guī)律:相同風速情況下,水深越大,其海面的起伏就越大;相同水深的情況下,風速越大,海面的起伏越大。該結(jié)論與實際海面情況一致,證明了本方法的有效性。二、采用... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：83 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Debye模型海水的相對復介電常數(shù)(a)實部；(b)虛部

第二章有限深海域的海面幾何建模17202202)(exp405245exp)(gS(2-30)其中22.0~076.0x為尺度參數(shù)（x~是無因次風區(qū)210/~Ugxx，x是風區(qū)，10U是海面上方10米處的風速），g為重力加速度，為譜頻率，0為譜峰頻率，PMEEmaxmax/為峰升高因子（maxE為譜峰值，PMEmax為PM譜的譜峰值），為峰形參數(shù)。00,09.0,07.0(2-31)圖2-2不同水深的TMA譜的功率譜圖2-2為水深分別10m，7m，5m，3m，1m情況下的TMA譜的功率譜，可以看出隨著水深變淺，功率譜的峰值逐漸變小，而峰值頻率未發(fā)生變化。這一點與實際淺水中的情況不太相符，因此本文不采用TMA譜來生成有限深海面。2.3.2文氏改進譜文圣常等人在分析了現(xiàn)有的海譜之后，依據(jù)中國海域的風浪譜的實際情況，從不同水深的角度提出了一種更符合我國實際海域情況的海譜，之后使用我國近海多個海域的實測數(shù)據(jù)對該譜進行驗證，然后經(jīng)過理論推導與合理近似得到了文氏改進譜，文氏改進譜適用于出現(xiàn)破碎前的不同深度的海域，其形式如下：15.1,)15.1(137.5813.5)426.1307.1(013.0088.177.615.10,)1(])426.1307.1)(013.0088.177.6()137.5813.5([ln95exp{)(0020005/120200mmpppppmpS(2-32)其中0為譜峰頻率，0m為零階矩，且)(/000Spm，p為譜尖度因子，hH/為深度參數(shù)（H為平均波高，h為水深），m)2(2。文圣常等人還采用風速

電子科技大學碩士學位論文18和風區(qū)來表示風浪的成長性，設無因次化風區(qū)和水深分別為：~2Ugxx，2~Ugdd，其中x為風區(qū)，U為海面上方10米處的風速，d為有限深海域的深度。它們與上述表達式中的三個參量轉(zhuǎn)換關系如下：2435.08.027.060)~~30(~1089.1thxmxgUd(2-33)Uxdthgx)~~30(~4.1035.08.032233.00(2-34))~~30(~)93.9347.5358.17(35.08.03/2233.02xdthxp(2-35)圖2-3不同水深的改進文氏譜的功率譜圖2-3為水深分別為10m，7m，5m，3m，1m情況下的文氏改進譜的功率譜，可以看出隨著水深變淺，功率譜的峰值逐漸變小，且峰值頻率逐漸向高頻方向移動。這與實際淺水中功率譜的變化情況相同，這是因為在淺水條件下長波的生長被抑制，而頻率更高的短波則被保留下來，故淺水中的峰值功率向高頻移動。因此本文采用文氏改進譜生成有限深海面。2.3.3方向函數(shù)2.3.1和2.3.2節(jié)所述的海譜僅能表征處于固定位置的海浪能量隨頻率變化的分布情況，因此又稱這種海譜為一維譜。而實際的海浪是有方向的，為更細節(jié)地表現(xiàn)出海浪能量沿著波浪的傳播方向以及隨頻率變化的分布，需要引入方向函數(shù)來構(gòu)建二維海譜。方向函數(shù)是在波浪折繞射、水體泥沙運動、海洋環(huán)境預報、海洋工程等領域有重要作用。方向函數(shù)一般表示為海浪波數(shù)或頻率與風向角的函數(shù)，記為kG),(或fG),(，需滿足以下關系：dfG1),(或1),(dkG(2-36)常用的方向譜函數(shù)有Donelan方向函數(shù)、光易型方向函數(shù)、Hasselmann方向函數(shù)等，常根據(jù)不同的海譜選擇不同的方向譜函數(shù)。

【參考文獻】：
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本文編號：3356746