海浪譜公式總結(jié)講課講稿

1.Neumann譜 由半經(jīng)驗的方法，假定海浪的某些外觀特征反映其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由觀測到的波高和周期間的關(guān)系推導(dǎo)出來。于50年代首先(shǒuxiān)提出。式中：U為海面上7.5米高處的風(fēng)速；常數(shù)C=3.05m/s2 第一頁，共14頁。2.P-M譜皮爾遜和莫斯克維奇根據(jù)在北大西洋一定點上測得的大量數(shù)據(jù)，于1964年提出。適用于充分成長的海浪。式中：a=0.0081;β=0.74;g為重力加速度；U為離海面19.5m處的風(fēng)速。P一M譜為經(jīng)驗譜，依據(jù)(yījù)的資料比較充分，分析方法合理，使用也方便。目前采用都的大多數(shù)標(biāo)準波譜主要是基于P-M譜的形式建立的。但是它僅包含一個參數(shù)U，不足以表征復(fù)雜的海浪情況。第二頁，共14頁。3.ITTC譜

國際(guójì)拖曳水池會議(ITTC，1972)對P-M譜進行了修改，得到ITTC譜。式中：ζw/3為三一平均(píngjūn)波高（不是波幅）。第三頁，共14頁。4.雙參數(shù)海浪譜

1978年第15屆ITTC采用(cǎiyòng)了雙參數(shù)譜，雙參數(shù)譜改進了ITTC譜，對成長中的海浪也適用。第四頁，共14頁。5.ISSC譜 國際船舶結(jié)構(gòu)會議ISSC1964推薦下列(xiàliè)譜公式，且常稱之為ISSC譜。第五頁，共14頁。6.JONSWAP譜 該譜由“北海海浪聯(lián)合計劃”測量分析得到，在60年代末期提出，適合像北海那樣風(fēng)程被限定是海域，有兩種表示(biǎoshì)形式。a.由風(fēng)速和風(fēng)程表示(biǎoshì)的譜公式式中：α為無因次常數(shù)，可取α=0.0076(gx/U2)-0.22;x為風(fēng)區(qū)長度(風(fēng)程)；U為平均風(fēng)速；ωp為譜峰頻率，可取ωp=22(g/U)(gx/U2)-0.33;γ為譜峰提升因子，平均值為3.3；σ為峰形參數(shù)，當(dāng)ω≤ωp時，可取σ=0.07；當(dāng)ω>ωp時，取σ=0.09.第六頁，共14頁。6.JONSWAP譜b.由波高和波浪周期表示的譜公式式中：Tp為譜峰周期，波譜峰值(fēnɡzhí)對應(yīng)的周期。第七頁，共14頁。7.Bretschneider譜布氏于1959年由無因次波高和無因次波長的聯(lián)合分布函數(shù)導(dǎo)出二參數(shù)譜，適用(shìyòng)于成長階段或者充分成長的風(fēng)浪。后經(jīng)日本光易恒(Mitsuyasu)改進如下：

式中：Hs為有效波高，表示波列中波高最大的1/3波浪的平均波高；TH1/3為有效波周期，表示波列中波高最大的1/3波浪周期的平均值。第八頁，共14頁。8.斯科特譜斯科特(Scott，1965)對于充分發(fā)展的海浪建議用下列譜公式:式中：-0.26<ω-ωp<1.65,Hs為有效(yǒuxiào)波高；ωp為譜峰頻率。此譜和北大西洋以及印度西海岸實測譜符合得很好。第九頁，共14頁。9.六參數(shù)(cānshù)譜 奧啟和漢伯爾(Ochi，Hubble，1976)提出了一個六參數(shù)譜公式，它把整個譜分成低頻部分和高頻部分兩個組成部分(zǔchénɡbùfèn)，每一部分分別用三個參數(shù)—有效波高Hs、譜峰頻ωp和形狀參數(shù)λ表示。式中：j=1、2分別表示低頻和高頻部分。六參數(shù)譜可表達任何發(fā)展階段的風(fēng)浪譜。第十頁，共14頁。10.Wallops譜 1981年，美國Huang等基于理論研究和美國航空航天局wallops飛行中心風(fēng)浪流水槽實驗資料，提出通用的二參數(shù)譜—wallops。他們認為此譜適用于波浪發(fā)展(fāzhǎn)、成熟和衰減各個階段。合田把它改進成下列形式，建議用于工程設(shè)計(Goda，1999)第十一頁，共14頁。10.Wallops譜式中：m，βw為兩個參數(shù)，改變m即可改變譜的寬窄形狀，βw用于調(diào)整譜面積，使之等于波浪總能量。形狀參數(shù)m和JONSWAP譜中的γ一樣，其選用(xuǎnyòng)依靠工程師的經(jīng)驗和判斷。一般小的無因次風(fēng)距gX/U2和大的γ或m值相關(guān)，而大的無因次風(fēng)距值gX/U2導(dǎo)致γ=1或m=5。在淺水，上述譜中采用m=3或4是合適的。第十二頁，共14頁。11.方向(fāngxiàng)譜 長峰不規(guī)則波是假定海浪沿單一(dānyī)方向傳播的；實際海浪除了沿主方向傳播外，還向其他方向擴散，稱為短峰不規(guī)則波；短峰不規(guī)則波可以看成傳播方向不同的長峰不規(guī)則波疊加而成。描述海浪沿不同方向組成的波譜，稱為方向譜。

式中：S(ω)為長峰不規(guī)則波的海浪譜；θ為組成波與主浪向的夾角。D(ω,θ)的一般形式為：(|θ|≤π)國際船舶結(jié)構(gòu)協(xié)會會議(ISSC)建議用一下兩種n值

n=2,k2=2/π;n=4,k4=8/3π;第十三頁，共14頁。典型(diǎnxíng)譜畫圖%1.Neumann譜C=3.05;U=11.5;g=9.8;w=0.3:0.01:4;S1neum=C*pi/4./w.^6.*exp(-2*g^2/U^2./w.^2);plot(w,S1neum,'b-'),holdon%2.P-M譜a=0.0081;b=0.74;g=9.8;U=11.5;w=0.3:0.01:4;S2pm=a*g^2./(w.^5).*exp(-b*(g/U./w).^4);plot(w,S2pm,'r-'),holdon%3.ITTC譜h=2.8;w=0.3:0.01:4;S3ittc=0.78./(w.^5).*exp(-3.12/(h^2)./(w.^4));plot(w,S3ittc,'g-'),holdon%4.雙參數(shù)海浪譜h=2.8;w=0.3:0.01:4;B=3.12/(h^2)./(w.^4);T1=5.127./(B.^0.25);S4=173