基于谱的海浪模拟与谱估计

针对掠海飞行器系统仿真的需要,研究了海浪仿真方法。选取P—M谱作为海浪谱,通过海况确定波谱参数,在波谱仿真带宽内采用频率等分法对其进行分割,根据Longuest—Higgins海浪模拟模型进行仿真,得出了海浪时域波形。并采用Welch法进行波谱估计,从波谱能量度量,仿真精确度达到了99．22％。     

大规模海浪交互模拟

提出了一种仿真拥有交互物体的大规模海洋场景的有效方法。首先采用复合动态网格来仿真海面网格;其次,采用基于频谱统计的FFT算法对非交互波浪进行仿真,求得非交互波浪的高度场;接着,以船行波为例,重点分析了交互波产生的位置和时机,通过引入仿真引擎和求解二维波动方程来实现对交互波的仿真,求得交互波的高度场。最后对两种波的高度场进行叠加,从而实现对海洋场景的整体仿真。实验结果表明,能在保证实时绘制的前提下达到较好的真实感,适用于拥有交互物体的大规模海洋场景的仿真。     

响水海域双峰谱型海浪的统计分析

对收集到的响水海域实测双峰谱型海浪资料进行谱分析和统计分析,探讨了双峰谱型海浪的波高分布、周期分布以及波高与周期的联合分布,认为用单峰谱型海浪的研究成果来描述双峰谱型海浪已不再适宜,并根据响水海域实测波浪资料,提出了双峰谱型海浪的波高、周期的经验分布式。通过对双峰谱型海浪资料进行谱分析,计算了若干与谱宽有关的波谱参量,并与合田良实的实测结果进行对比。最后还对双峰谱型海浪的谱特征值与跨零特征值进行了比较,认为对于双峰谱型海浪,由谱法计算的有效波高与由跨零法计算的有效波高相差不大;而对于平均周期,谱法要略小于跨零法。     

海浪模拟的三维仿真研究

讨论了海浪模拟的Ｌｏｎｇｕｅｔ－Ｈｉｇｇｉｎｓ模型和双叠加法模型,给出了在计算机上实现其三维仿真的具体方法,并从波面细化、颜色处理和光照控制三个方面提出了对海浪模拟效果改进的方法。     

缅甸周边深水海域航标锚泊系统的计算与设计

为了计算在深水环境下航标的活动范围,建立了航标锚泊系统的理论模型,并根据悬链线方程,推导了锚系在不同状态下航标活动范围的计算公式。针对深水环境下航标活动范围过大的问题,提出了航标双点系泊的方式,大大减小了航标的活动范围。结合一个实例,计算了航标在不同水深下的各个参数,计算结果满足工程的精度要求,表明该方法具有一定的工程参考价值。     

基于船舶运动信息的航行海域海浪特性预报

以船舶自身为波浪测量仪,致力于采集方便而又尽可能少的船舶运动信号以提取航行海域实时海浪特性.由于估计中不依赖原始理论计算的传递函数,不需要附带波浪采集装置,而仅利用航行中船舶运动的观测序列完成海浪谱反演,故该海浪测量方法可适应船舶自身运动参数的变化.另一方面,由于反演估计的船舶运动频率响应特性,与事先计算或以其它实验方法得到的船舶运动频率响应特性得以比较,可以深化、修正对许多不易实时测量的海浪激励状态与船舶运动响应关系的认识,并积累船舶工程研究设计所必需的相关海域海浪谱信息.     

Wilson海浪经验预报方法在渤海海域的应用

海浪是海面在风力作用下产生、发展和传播的波动现象,波高则是海浪大小的主要标志。波高对于船舶航运、海上作业、海水养殖和海洋工程等生产活动都是必须考虑的重要安全因素。近年来随着沿海海洋经济的迅速发展,人们对海洋灾害也进一步重视,其中海浪是海洋灾害中破坏力比较大的一种。对波高参数的需求日益迫切。渤海是我国重要的海域,有必要探讨渤海海浪波高预报技术。     

粤东大埕湾海域台风浪模拟与分析

大埕湾位于我国福建和广东省交界处,北回归线穿过海区,该区域属于热带季风气候,每年夏季受台风影响较大,冬季受季风影响,因此该海域每年大浪均出现在台风作用明显的夏季而方向多为偏东南向,但大浪作用时间较短,而冬季受季风影响,大浪持续时间较长,冬季平均波高大于夏季,且方向多为偏NE向。尽管海湾附近有云澳海洋站,但由于该站站位的关系,实测波浪特征与该海湾有较大区别。本研究中以历史台风资料为背景,采用台风风场模式和SWAN波浪数学模型,模拟该海域波浪场,并以卫星高度计资料和海洋站重现期资料为验证,模拟结果与验证资料符合较好,海区偏E至S向波浪主要以台风浪为主,波高较大,海湾内受南侧岛屿掩护,偏S向波浪影响较小,湾内强浪向为ESE向。     

试分析海浪与气候变化关系

雪白的浪花是影视片中的“常客”,但科学家们对它也关怀备至,因为他们通过研究,发现海浪里的气泡中隐含着气候变化的因素。 科学家认为,海浪声主要是海浪中大量的气泡破裂产生的,气泡的大小等特征决定了海浪声的特点,也关系到海洋与大气之间的气体、水分和热量交换过程,以及大气中气溶胶的含量,这些对气候有着重要影响。 美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的科学家报告说,他们使用新型高速摄影分析设备,对实验室和加利福尼亚近海海域的海浪进行研究,分析其中气泡的大小、数量等数据。     

斯里兰卡科伦坡临近海域波浪数值模拟

通过分析斯里兰卡科伦坡港口所处地理位置及气象波浪资料,了解工程海域主要受到季风气候的控制,冬季盛行东北季风,夏季西南季风,热带气旋在经过或影响到斯里兰卡岛时强度较低,风速不是很大,对该区域没有灾害性的影响。文章利用中尺度大气模式MM5模拟历史天气状态,再现1991~2010年20 a的影响工程海域的风场过程。根据得到的风场过程,利用海浪模式SWAN计算科伦坡南港附近海域30 m等深线处各向的波浪要素,并利用卫星观测数据进行结果验证。利用优化后的模型计算了1991~2010年计算方向的波高年极值,P-Ш曲线适线法计算得到不同重现期的外海波要素。     

透浪建筑物掩护水域波浪数值模拟研究

为了研究透浪水工结构掩护水域的波浪条件,采用MIKE21系列软件的BW模块及SWAN模型对假定工况下的波 浪传播进行了模拟。通过2组数值模拟结果与整体波浪物理模型试验结果的对比,比较了2种数值方法模拟掩护水域波浪条 件的可行性及适用性,然后采用SWAN模型模拟了12级风条件下潜堤掩护水域的风浪场,取得了较好的效果。     

“98·04”寒潮影响下的渤海风浪场数值模拟

基于第3代数值海浪模型SWAN,采用自嵌套的方法提供谱型边界,对渤海"98.04"寒潮大风引起的风浪过程进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与T/P卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高和波向)进行了较为详细的比较,并分析了风浪要素的时空分布。结果显示风浪要素的模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能较好地再现渤海寒潮期间风浪的时空分布。     

SWAN风浪成长模型在近海设计波浪要素推算中的应用

根据黄、渤海区20 a中最大风速对应的风场过程,利用SWAN模型模拟风浪的成长过程,利用针对模型推算所得的烟台芝罘岛附近海域的系列波浪要素,进行P-III型曲线的拟合分析,得到不同重现期条件下的特征波浪要素。模型计算过程中,只需对美国NCEP和欧洲ECMWF风场后报资料进行简单校正,据此通过SWAN模型推算的特征波浪要素值就可与根据芝罘岛海洋环境监测站现场观测资料推断的波浪要素值基本一致。     

海浪扰动信号的仿真方法

给出了一种新的以遭遇频率表示的海浪遭遇谱和遭遇波倾角谱的数学表达式，介绍了建立随机海浪模型的三种仿真方法，即频率等分法、能量等分法和有理谱法，并采用能量等分法进行了海浪模型的仿真和分析。它对于研究船舶装备、船舶行业机器人、海上作业平台和船舶的运动控制具有重要意义。     

舟山海域台风浪数值模拟

为提高台风浪模拟的精度,将Holland台风风场模型与CCMP背景风场相叠加,构造合成风场来驱动SWAN模型。运用Jason-2卫星数据进行验证,比较了不同的最大风速半径计算公式和Holland B参数组合构造出的合成风场对模拟结果影响。选取最优组合,运用自嵌套,模拟了台风"米雷"通过舟山海域的波浪场。结果表明舟山群岛对台风浪的阻挡效果明显,台风期间舟山东部海域波高大、周期长且涌浪影响明显,西部海域波高较小且以风浪影响为主。     

SWAN在台湾海峡台风浪场数值模拟中的应用研究

简要介绍了波浪模式的发展及应用较为广泛的几种第三代能量谱海浪模式的特点。为了研究台湾海峡台风浪场的分布特征,以0903号"莲花"台风为例,选取第三代能量谱海浪模式SWAN,充分考虑底摩擦、风、白浪破碎、波波非线性相互作用、波浪浅化效应等物理过程,模拟了该海域的台风浪场的分布特征。将模拟结果与实测波浪、风资料对比分析,结果表明风速、有效波高计算值与实际值符合性较好,SWAN模式在海域的适应性良好。     

基于WRF-SWAN模式的韦帕台风波浪场模拟

为获取更为准确的台风过程波浪模拟结果,将中尺度大气模式WRFD海面以上10 m处风速资料作为驱动风场提供给第三代海浪模式SWAN进行波浪计算,模拟了0713号"韦帕"台风的波浪场过程。模拟和实测资料比较结果表明WRF模式能较好地模拟韦帕台风过程,给SWAN模型提供高精度风场资料,WRF-SWAN模式能够较好模拟韦帕台风过程中海浪的演化和传播。     

江苏如东附近海域风浪场的数值模拟

介绍国际上较为先进的第3代近岸波浪数学模型SWAN模型。先选用水下圆形浅滩试验对模型进行验证计算，再对江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下的波浪场进行了模拟，通过与现场测量结果的比较，表明SWAN模型可以较合理地反映江苏如东附近海域在定常风和“9711”号台风作用下风浪的成长和传播过程。     

基于台风浪后报模型的外海重现期波浪要素分析

选用Jelesnianski(1965)热带气旋经验风场模式模拟台风场,采用基于动谱平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,对1951—2010年我国东南沿海可能产生较大影响的台风浪进行了推算。在良好的风、浪验证基础上,基于台风浪数值后报结果,将波高数据进行回归分析,通过对广东沿海外海波要素计算结果与实测资料对比,结果表明两者吻合良好,可为海区内工程提供较好的参考。