海浪谱的研究现状

波浪理论及工程应用的研究进展

波浪理论及工程应用的研究进展 近岸的波浪要素往往是多种波浪变形过程的综合结果，因而是十分复杂的。目前对波浪传播的研究方法主要有以下四种：理论分析方法、物理模型实验和现场观测、数学模型。 1、理论分析方法 应用流体力学的基础理论（运动方程、连续方程等）去解决海岸地区各种动力现象的内在联系及其对海岸泥沙的作用（海岸动力学课本，25页）。由于涉及因素的复杂性，许多问题没有从理论上圆满解决，需要今后进一步去探索研究。 由于波浪的频散性、非线性、随机性和三维性等特性，经典波动理论沿Stokes波型（具有完全频散特性的线性及非线性波）与Boussinesq型非线性长波（具有弱频散性的非线性波）这两种基本途径发展。 对于规则波的研究主要基于无粘性无旋重力表面波控制方程，对具体问题进行假定和简化，建立波浪运动的控制方程和定解条件（如微幅波理论、斯托克斯波理论以及浅水非线性波理论等），推导所研究问题的解析解，也为建立波浪数学模型提供依据。 对于不规则波（随机波）的研究方法主要有两种，分别是特征波法和谱方法。特征波法只能反映海浪的外在特征，不能说明其内部结构，海浪谱可以用来描述海浪的内部结构，说明海浪内部的构成及内在关系，谱方法在研究海浪方面的应用越来越广泛。 现阶段对波浪传播的理论研究大致集中在以下几个方面： （1）原有的波浪理论和波浪方程的描述方法多为欧拉法，着重于对整个波浪场形态的研究，现在越来越多的学者趋向于综合考虑拉格朗日法和欧拉法进行考虑，如波浪边界水质点的追踪以确定波浪传播的波形[1]，使用拉格朗日法描述波浪形态[2]，拉格朗日坐标下的波浪方程的解法研究等[3]。在这个方面台湾学者陈阳益的建树颇多。 （2）对已有波浪理论或者波浪传播控制方程进行数学方法上改进，如改善方程的边界条件，加入各种参数等[4] [5]。使原有的理论或方程的适用范围增大，模拟的结果更加精确等。 2、物理模型 物理模型和现场观测多利用统计学的方法来处理观测到的数据，以进行分析或者是拟合经验公式。实验室的研究与现场的调研在海岸动力学研究中有着特别重要的地位，许多现象本身就要通过实验室或现场的研究来解释，各物理因素间的关系需要通过这些研究来揭示，尤其是海岸泥沙运动方面，关于泥沙运动的关系式大多是经验或半经验的（海岸动力学课本25页：海岸泥沙运动涉及到流体和固体颗粒的两相运动，靠理论分析研究还不能彻底解决

随机波浪谱

Jonswap 谱：联合北海波浪项目 峰形参数a σσ=（当m ωω≤时），b σσ=（当m ωω>时），因此该谱共有五个参量，它们都随各个谱而变化。对于平均的JONSWAP 谱： 3.3γ= 0.07a σ= 0.09b σ= 0.615 1.080.615 1.0883.7220 4.515.403(/)s U kX H m s --==??= 22/9.82201000/15.4039087.368X gX U ==??= 0.330.3322(/)()22(9.8/15.403)9087.3640.69145(/)m g u X rad s ω--==??= 0.220.220.076()0.0769087.3680.0102319X α--==?= 在m ωω≤时， 2222222exp[()/(2)]2 4524 exp[(0.69145)/(0.070.69145)]5exp[426.85695(0.69145)] 54 1 5()exp[()]4150.691450.01023199.8exp[()] 3.3410.285730.9827exp() 3.3m m m S g ωωσωωωωωαγ ωω ωω ωω ----?--=-=?-?=-? 在 m ωω>时， 2222222exp[()/(2)] 2 4524 exp[(0.69145)/(0.090.69145)]5exp[258.22211(0.69145)] 54 1 5()exp[()]4150.691450.01023199.8exp[()] 3.3410.285730.9827exp() 3.3m m m S g ωωσωωωωωαγωω ωω ωω ----?--=-=?-?=-? 22 exp[426.85695(0.69145)] 54exp[258.22211(0.69145)]5410.285730.9827exp() 3.3()10.285730.9827exp() 3.3m m S ωωωωωωωωωωω----?-?≤??=??-?>?? P-M 谱：又称ITTC 谱 4 5 0.78 ()exp[ 1.25( )]m S ωωωω = - 其中谱峰频率 0.59067(/)m rad s ω===

海浪谱

描述海浪内部能量相对于频率和方向的分布。为研究海浪的重要概念。通常假定海浪由许多随机的正弧波叠加而成。不同频率的组成波具有不同的振幅，从而具有不同的能量。设有圆频率ω的函数S（ω），在ω至(ω＋ω)的间隔内,海浪各组成波的能量与S(ω)ω成比例,则S(ω)表示这些组成波的能量大小，它代表能量对频率的分布,故称为海浪的频谱或能谱。同样,设有一个包含组成波的圆频率ω和波向θ的函数S(ω,θ)，且在ω至(ω＋ω)和θ至(θ＋ ω)的间隔内，各组成波的能量和S(ω,θ)ωθ成比例，则S(ω,θ)代表能量对ω和θ的分布，称为海浪的方向谱。将组成波的圆频率换为波数，可得到波数谱；将ω换为2π（频率为周期的倒），得到以表示的频谱S()数。以上各种谱统称为海浪谱。 海浪谱不仅表明海浪内部由哪些组成波构成，还能给出海浪的外部特征。比如，理论上可由谱计算各种特征波高和平均周期，利用这些特征量连同波高与周期的概率密度分布，可推算海浪外观上由哪些高低长短不同的波所构成。若已知海浪的谱，海浪的内外结构都可得到描述，因此谱是非常有用的概念。事实上，海浪的研究（包括许多应用问题），大多和谱有关。 频谱在海浪谱中,风浪频谱得到最广泛的研究,因为它的应用最广，也最易于得到。但尚无基于严格理论的风浪频谱。已提出的经验的或半经验的频谱很多，大多数用 [245-1]的乘积来表达。通常p为5～7，q为2～4,在正量A和B之内。除了数值常数外，还包含风要素（如风速、风时和风区）或浪要素（如特征波高和周期）作为参量，故谱的形状随风的状态或对应的浪的状态而变化。上述两项的乘积代表的谱，在ω=0处为0，在0附近的值很小，ω增加时，它骤然增大至一个峰值，然后随频率的增大而迅速减小,在ω→∞ 时趋于0。这表明谱的频率范围在理论上虽为0～∞,但其显著部分却集中在谱峰附近。海面上存在的许多波，其显著部分的周期范围很小,恰和理论结果相对应。随着风速的增大,谱曲线下面的面积（从而风浪的总能量或波高）增大，峰沿低频率方向推移，表明风浪显著部分的周期增大。 从波面的记录估计谱，是获得海浪频谱的主要途径。习惯上将谱的估计方法分为相关函数法和快速傅氏变换算法两种。在电子计算机上计算时，后者比前者更节约时间。20世纪70年代，开始引用最大熵等方法。依此可自不多的资料估计出分辨率较高的谱，它适用于非平稳的海浪状态。 在海浪研究中已提出的频谱很多常采用的皮尔孙-莫斯科维奇谱,是60年代中期提出的,是在对充分成长的风浪记录进行谱估计和曲线的拟合时得到的，已为多数观测所证实。其单侧谱的形式为: 此处＝4.05×10，β＝0.74，为重力加速度,U 为海面上19.5米高处的风速。 60年代末,按照“北海联合海浪计划”（JONSW AP），对海浪进行了系统的观测，提出了一种频谱，其中包括分别反映能量水平、峰的频率尺度和谱形在内的5个参量。这种谱表示风浪处于成长的状态，它具有非常尖而高的峰。对Jonswap谱分析的结果表明,风浪的能量主要通过谱的中间频率部分传递，然后借波与波之间的非线性相互作用，再分别向谱的高频和低频部分传递。反映这种能量交换的谱，具有稳定的形式。利用此特性，可将谱随风的变化转换为其中的参量随风的变化，从而提供另一种海浪计算或预报的方法。 有一种半经验的方法，它假定海浪的某些外观特征反映其内部结构，由观测到的波高和周期间的关系，可导出海浪谱。早在50年代初提出的纽曼谱和工程中常使用的布雷奇奈德尔

系统仿真学报最新进展

《系统仿真学报》最新进展 2008年《系统仿真学报》编辑部共收到投稿6000多篇，比07年增长近一千篇，全年共出版25期，刊登论文共计1760篇（07年1665篇），总页码7412页（07年5867页），比去年增加26%。系统仿真学报的国内外影响力继续攀升。 2008版的《中文核心期刊要目总揽》再次收录了《系统仿真学报》。 2008年《系统仿真学报》被美国工程索引（Ei ）数据库的收录率为100%。 2008版《中国科技期刊引证报告》（核心版）选取各个学科重要科技期刊1765种。统计的结果表明，2007年《系统仿真学报》的影响因子为0.732（扩展版为0.946），比2006年的0.503上升了46%，影响因子总排名从去年的508名上升到今年的248名，在同领域期刊中排名第2位（见表1.1-1.5）；总被引频次为3320（扩展版为4276）居同领域期刊第1位。 2008版《中国学术期刊引证报告》统计结果显示：在6500多种期刊中，《系统仿真学报》的影响因子为0.914，总被引频次为4219，列同领域期刊第1位。见表2--10。 2009年《系统仿真学报》被全球规模最大的文摘和引文数据库Scopus 数据库收录 表1.1 2007年信息科学与系统科学类总被引频次和影响因子 （2008版中国科技期刊引证报告核心版） 代码 期刊名称 总被引频次 影响因子 数值 学科排名 离均差率 数值 学科排名 离均差率 R060 控制理论与应用 904 4 -0.18 0.406 8 -0.26 S001 控制与决策 1599 3 0.45 0.726 3 0.33 S003 系统仿真学报 3320 1 2.00 0.763 2 0.40 B028 系统工程 841 5 -0.24 0.620 5 0.14 B025 系统工程理论与实践 2159 2 0.95 0.896 1 0.64 B018 系统工程学报 595 7 -0.46 0.624 4 0.14 B027 系统管理学报 290 9 -0.74 0.550 6 0.01 B021 系统科学与数学 327 8 -0.70 0.213 9 -0.61 S002 信息与控制 817 6 -0.26 0.514 7 -0.06 A015 应用与科学学报 202 10 -0.82 0.137 10 -0.75 表1.2 2007年文献来源指标（2008版中国科技期刊引证报告扩展版） 来源文献量 文献选出率 平均引文 平均作者 地区分布数 机构分布数 海外论文比 基金论文比 引用半衰期 1444 0.995 9.74 3.244 26 295 0.007 0.677 5.872 表1.3 2007年文献被引指标（2008版中国科技期刊引证报告扩展版） 总被引频次 影响因子 即年指标 他引率 引用期刊数 扩散因子 学科扩散指标 学科影响指标 被引半衰期 4276 0.946 0.12 0.678 836 19.551 10.45 0.612 3.366 表1.4 2007年期刊高被引指数（2008版中国科技期刊引证报告扩展版） 五年被引频次 五年影响因子 五年载文总数 被引率 学科高被引文章分布数 3462 0.98 3532 0.525 2 被引50%文章累积指数 被引50%作者累积指数 被引50%机构累积指数 单篇文章最高被引次数 463 354 15.104 22 表1.5 2007年期刊引证报告中被引频次最高的前5篇文章如下（2008版中国科技期刊引证报告扩展版） [1] 一种自适应蚁群算法及其仿真研究 [2] 现代建模与仿真技术发展中的几个焦点 [3] 汉语自动分词的研究现状与困难 [4] 虚拟现实技术的演变发展与展望 [5] 用于回归估计的支持向量机方法 【第一作者】王颖 【第一作者】李伯虎 【第一作者】张春霞 【第一作者】邹湘军 【第一作者】杜树新 【年期】2002,(01) 【年期】2004,(09) 【年期】2005,(01) 【年期】2004,(09) 【年期】2003,(11) 【被引频次】22 【被引频次】14 【被引频次】11 【被引频次】11 【被引频次】11

随机波浪谱

Jonswap 谱： 峰形参数a σσ=（当m ωω≤时），b σσ=（当m ωω>时），因此该谱共有五个参量，它们都随各个谱而变化。对于平均的JONSWAP 谱： 3.3γ= 0.07a σ= 0.09 b σ= 0.615 1.080.615 1.0883.7220 4.515.403(/)s U kX H m s --==??= 22/9.82201000/15.4039087.368X gX U ==??= 0.330.3322(/)()22(9.8/15.403)9087.3640.69145(/)m g u X rad s ω--==??= 0.220.220.076()0.0769087.3680.0102319X α--==?= 在m ωω≤时， 2222222exp[()/(2)]2 4524 exp[(0.69145)/(0.070.69145)]5exp[426.85695(0.69145)] 54 1 5()exp[()]4150.691450.01023199.8exp[()] 3.3410.285730.9827exp() 3.3m m m S g ωωσωωωωωαγ ωω ωω ωω ----?--=-=?-?=-? 在 m ωω>时， 2222222exp[()/(2)] 2 4524exp[(0.69145)/(0.090.69145)] 5exp[258.22211(0.69145)] 54 1 5()exp[()]4150.691450.01023199.8exp[()] 3.3 410.285730.9827exp() 3.3m m m S g ωωσωωωωωαγωω ωω ωω ----?--=-=?-?=-? 22 exp[426.85695(0.69145)] 54exp[258.22211(0.69145)]5410.285730.9827exp() 3.3()10.285730.9827exp() 3.3m m S ωωωωωωωωωωω----?-?≤??=??-?>?? P-M 谱： 4 5 0.78 ()exp[ 1.25( )]m S ωωωω = - 其中谱峰频率 1.253/0.59067(/)m rad s ω===

风驱海面实时仿真建模算法研究

- 1 - 高 新 技 术 ０　引言 海面场景是应用较多的虚拟现实场景之一，本文旨在设计一种满足逼真性与实时性要求的大规模海面仿真建模算法。 海面建模方法的研究始于20世纪80年代，由于海面形态复杂且是时变的，加上其受到海洋环境、气候条件的影响，因此海面建模有其独特的复杂性。海面建模方法目前大致可以分为： （1）基于物理模型的方法。（2）基于几何模型的方法。（3）基于细胞自动机的方法。（4）基于海浪谱的方法。 为了便于比较，根据相关参考文献的结论，各种海面建模方法的优缺点见表1。 表 1 海面建模方法对比 仿真方法逼真性实时性模型表达式基于物理模型好一般复杂基于几何模型 一般好一般基于海浪谱较好较好比较复杂基于细胞自动机 一般 较好 一般 海浪谱的海面建模方法之所以在逼真性方面效果较好，原因在于海浪谱是基于对海洋的实际观测结果。海浪谱反演建模的一般方法主要有线性滤波法和线性叠加法，线性滤波法的优势主要在于海浪传播方向体现明显，线性叠加法的优势主要在于逼真性更好。对于风驱海面而言，其海浪传播的方向性明显，因此，考虑到逼真性与风驱海面方向性明显的实际情况，本文选择基于海浪谱的线性滤波法进行风驱海面仿真算法设计。 １　Ｐ－Ｍ谱 海浪谱即海面的功率谱函数，定义为海面高度起伏自相 关函数的傅立叶变换，它反映了构成海面各谐波分量相对于空间频率和方位的分布。不同的海浪谱各有其适用范围。对于风驱海面而言，其状态多为充分成长的风浪，由Pierson 和Moscowitz 通过对北大西洋实测数据进行分析得出的P-M 谱（ITTC 双参数波谱）符合程度更高。其形式为： （1） 其中，S （ω）（频谱）表示频率间隔Δω内的平均能量， 即能量密度。P-M 谱一维波数谱形式为： （2）二维P-M 波数谱分布如下： （3）其中：空间波数K 定义为在单位距离内的波的个数，其 范围由以下关系限定： （4）， （5）x 、y 为空间坐标，Δx 、Δy 为二维距离向划分的最小距离单元。a =0.0081，β=0.74为经验常数，u 19.5[m/s ]为离海面19.5m 高处的风速，图1为P-M 谱的频谱能量分布。 图1 P-M 谱频谱能量分布图 f m ２　建模算法设计 线性滤波法是通过滤波器对输入信号进行滤波来得到模拟海面，我们知道，作为平稳随机过程（均值、方差等统计特性不随时间变化的随机过程即平稳随机过程），粗糙面起伏的相关函数与其谱密度函数是一对傅立叶变换关系，即： （6）π （7）在海浪理论中通常把海浪看作是平稳随机的过程，本文也作此假设。海面是一种典型的随机起伏粗糙面，因此根据 风驱海面实时仿真建模算法研究 纪 刚 陈 聪 （海军航空大学舰面航空保障与场站管理系，山东 青岛 266041） 摘 要：本文基于线性滤波法设计了一种海面建模算法，利用P-M 谱对高斯白噪声进行线性滤波得到服从高斯分布的随机海面模型，并从实时性和逼真性对建模算法进行了实验验证。关键词：P-M 谱；仿真建模；实时中图分类号：TP391 文献标志码：A

随机波浪谱

Jonswap 谱：联合北海波浪项目 峰形参数 a （当 m 时）， b （当 都随各个谱而变化。对于平均的 JONSWAP 谱： 3.3 0.615 1.08 0.615 1.08 U kX 0.615 H s 1.08 83.7 220 0.615 4.51.08 15.403( m / s) X gX /U 2 9.8 220 1000 /15.403 2 9087.368 m 22(g/u)(X) 0.33 22 (9.8/15.403) 9087.364 0.33 0.69145(rad / s) 0.22 0.22 0.076( X ) 0.22 0.076 9087.368 0.22 0.0102319 在 m 时， S( ) g 2 15 exp[ 5 ( m )4] exp[ ( m )2/(2 22m )] 4 2 1 5 0.69145 4 exp[ ( 0.69145)2 /(0.072 0.691452 )] 0.0102319 9.8 2 5 exp[ ( )4] 3.3 exp[ ( 0.69145) /(0.07 0.69145 )] 5 4 0.9827 15 exp( 0.2854 73 ) 3.3exp[ 426.85695( 0.69145)2 ] 在 m 时， S( ) g 2 15 exp[ 5( m )4] exp[ ( m )2/(2 22 m )] 5 4 2 1 5 0.69145 4 exp[ ( 0.69145)2 /(0.092 0.691452 )] 0.0102319 9.8 5 exp[ ( ) ] 3.3 4 1 0.28573 exp[ 258.22211( 0.69145)2 ] 0.9827 5 exp( 4 ) 3.3 exp[ 258.22211( 0.69145) ] S( ) 0.9827 1 5 exp( 0.28573) 4 ) 3.3exp[ 426.85695( 0.69145)2] 0.9827 1 5 exp( 0.28573) 4 ) 3.3exp[ 258.22211( 0.69145)2] P-M 谱：又称 ITTC 谱 1.253/ H s 1.253/ 4.5 0.59067(rad /s) 0.07 b 0.09 S( ) 0.75 8exp[ 1.25( m )4 ] m 时），因此该谱共有五个参量，它们 其中谱峰频率

“海浪原理与计算”课程设置研究

课程教学 Curriculum Teaching “海浪原理与计算"课程设置研究 于潭胡松魏永亮 （上海海洋大学海洋科学学院上海201306） 摘要作者对国内外主要涉海高校“海浪原理与计算”所使用进行教材及课程大纲进行了调研分析，发现大多学校都 对小振幅波和有限振幅波理论进行重点讲解.在此基础上，我们对上海海洋大学的“海浪原理与计算”课程进行了设 置.本研究方案可给国内外涉海高校“海浪原理与计算”的课程设置提供建议. 关键词海浪原理与计算课程设计调查研究 中图分类号:G424文献标识码：A D01:10.16400/https://www.sodocs.net/doc/2a18391208.html,ki.kjdkx.2019.03.041 Research on the Course Setting of"Principles and Computations of Waves" YU Tan,HU Song,WEI Yongliang (College of Marine Sciences,Shanghai Ocean University,Shanghai201306) Abstract The author investigates and analyses the textbooks and syllabuses of"Principles and Computations ofWaves"used by major overseas and domestic universities,and finds that most schools focus on the theory of small and finite amplitude wa-ves.On this basis,we set up the course"Principles and Computing ofWaves"in Shanghai Ocean University.This research pro-gram can provide suggestions for the curriculum design of"Principles and Computations ofWaves"in domestic and foreign maritime universities. Keywords Principles and Computations of Waves;course design;investigation and research 海浪是我们日常生活中一种常见的现象。居住在海边或在海边度假的人都会很熟悉海浪。“海浪原理与计算”课程中我们将学习海浪研究的发展史、描述海浪的方法、海浪的生成与成长机制、海浪模式和海浪的计算方法，讨论目前海浪研究中存在的问题及其对海-气相互作用的影响。 1国内外主要涉海高校“海浪原理与计算'所使用教材分析目前，“海浪原理与计算”已成为国内外很多涉海院校海洋学科的专业基础课程，但每个学校根据本校的教学宗旨和发展定位，对海洋学科学生的培养的计划各有迥异。下面以国内几个主要涉海院校“海浪原理与计算”所使用的教材来对比分析海洋科学专业所必须的海浪原理与计算情况。 中国海洋大学海洋环境学院物理海洋专业开设的《海浪》课程，教材选用的是文圣常、余宙文1984年第一版的《海浪理论与计算原理》，这本教材主要有六章，第一章是液体表面波的基本方程及其普遍积分，主要介绍了流体动力学的基本方程、表面波问题的精确提法、线性波动的基本方程、浅水波动的基本方程、浅水波动的小参数展开法以及静压分布律的导出、二维无旋周期进行波的若干普遍积分性质等;第二章是线性波动理论，主要包括简单波动、简谐表面压强维持的简单波动、小振幅简单波动的合成、倾斜水底上波浪的传播、具有复杂水底地形水域上的波动传播一波的折射、波动绕射等;第三章是有限振幅波动，主要有斯多克斯波、摆线波、椭圆余弦波和孤立波等；第四章是作为随机过程的海浪：第五章风与海浪，主要包括气水界面附近的流场、风浪生成和成长的机制、风浪谱的成长和参数化、风浪的计算、涌的传播、风浪与涌的数值计算;第六章近岸的海浪，主要包括倾斜水底对海浪的影响、复杂地形对海浪的作用、海浪产生的近岸流和碎波拍。根据文圣常、余宙文1984年第一版的《海浪理论与计算原理》的这本教材，中国海洋大学的“海浪原理与讣算”课程主要设置如下： 第一章海浪的统计性质：第一节概论、第二节风浪和涌浪、第三节海浪的随机性、第四节海浪谱、第五节波面的统计性质、第六节高的统计分布、第七节常用波高和周期定义。通过本章的讲述，使学生认识海浪的随机性和复杂性；海浪又分为风浪和涌浪两大类，海浪谱是现代海浪研究的有力工具，在线性理论下，波面和波高所遵从的统计分布。掌握海浪谱与常用波高和周期之间的关系，共占8学时。 第二章海浪的生成和成长:第一节风浪的生成机制、第二节风浪的成长、第三节风浪成长经验公式、第四节海浪谱的相似性、第五节风浪的平衡域。通过本章的讲述，使学生掌握和了解风浪生成的两种主要机制，影响风浪成长的因素；有限风区下的风浪成长关系、海浪谱的相似性；了解风浪平衡域的性质，共占10学时。 第三章海浪的计算与观测:第一节风浪能量平衡方程、第二节风浪源函数、第三节海浪模式与计算、第四节海浪的观测。通过本章的学习，了解现代海浪模型和计算方法，风浪源函数的参数化和存在的问题，以及现代海浪观测方法，共占8学时。 第四章近岸的海浪:第一节波速、波长及波高的变化、第二节破碎波高与破碎深度、第三节海浪的折射与绕射。通过本章的学习，了解海浪向近岸传播时由于地形变化而引起的海浪性质变化,水深引起的海浪破碎、离岸流和拍岸波等，共占6学时。 第五章海浪与海一气相互作用：第一节波浪破碎与海面 2019年/第9期/3力(T)91

海洋科学家的事迹

海洋科学家的事迹 文圣常，河南光山人，是国内外著名的物理海洋学家、教育家，中国科学院院士。 文圣常出生于清寒的小职员家庭，自幼受孔孟文化的启蒙教育，曾先后在河南潢川初级中学、湖北宜昌中学高中部和湖北联合中学恩施高中分校学习。1940年，文圣常考进乐山中央技艺专科学校。同年秋，考入在四川乐山的武汉大学机械系。1944年毕业后相继在成都航空委员会第八飞机修理厂任试用员、第十一飞机修理厂考工股员、国民党空军空运一〇三中队(北平上海)机务员。1946年，由国民政府航空委员会选派，赴美国航空机械学校短期进修，1947年回国。 1947年，文圣常回国在重庆中央工业学校任副教授。解放后，历任重庆西南工业专科学校副教授、湖南大学副教授、广西大学教授。1952年，恰逢全国高等学校院系调整，30岁的文圣常服从组织调遣，到哈尔滨军事工程学院任教授。1953年，应物理海洋学家赫崇本的邀请，前往青岛山东大学海洋系任教授，从此与海洋结下不解之缘。1959年以后，相继任山东海洋学院教授、动力海洋教研室主任、物理海洋与海洋气象系主任、副院长。本篇文章来自资料管理下载。1984～1987年，任院长。1984年，创建物理海洋研究所并任所长。1988年，任青岛海洋大学教授、物理海洋研究所名誉所长。曾兼任国际海洋研究委员会(SCOR)中国委员会主席，国务院学位委员会学科组成员，国家自然科学基金会学科组组长，现为中国海洋大学教授、博士研究生导师、物理海洋研究所名誉所长，国务院海洋资源开发研究保护领导组专家组组长，中国海洋研究委员会副主席，中国海洋湖沼学会副理事长，中国海洋学会副理事长，山东海洋湖沼学会理事长，《海洋湖沼学报》、《海洋学报》副主编，《中国科学》、《科学通报》编辑。兼任世界大洋环流实验(WOCE)委员会中国委员会副主席。曾荣获全国教育系统劳动模范、国家七五科技攻关突出贡献者等光荣称号。1988年，被评为山东省专业技术拔尖人才，1990年起享受国务院颁发的政府特殊津贴。1993年，当选为

常见海浪波谱word版本

常见海浪波谱word版本 1.Neumann谱 由半经验的方法，假定海浪的某些外观特征反映其内部结构，由观测到的波高和周期间的关系推导出来。于50年代首先提出。 式中：U为海面上7.5米高处的风速；常数C=3.05m/s2。 2.P-M谱 皮尔逊和莫斯克维奇根据在北大西洋一定点上测得的大量数据，于1964年提出。适用于充分成长的海浪。 式中：a=0.0081；β=0.74；g为重力加速度；U为离海面19.5m处的风速。 P-M谱为经验谱，依据的资料比较充分，分析方法合理，使用也方便。目前采用的大多数标准波谱主要是基于P-M谱的形式建立的。但是它仅包含一个参数U，不足以表征复杂的海浪情况。 3.ITTC谱 国际拖曳水池会议（ITTC，1972）对P-M谱进行了修改，得到ITTC谱。 基于P-M谱有： 由于P-M谱中：

代入后得ITTC 谱： 式中：ζw/3为三一平均波高，不是波幅。 4.双参数海浪谱 1978年第15届ITTC 采用了双参数谱，双参数谱改进了ITTC 谱，对成长中的海浪也适用。 基于ITTC 谱有： 3/410.30638m A /B = 1/4410112 5.127691T m /m /B B /T π=== 或 代入后得到双参数海浪谱： 5.ISSC 谱 国际船舶结构会议ISSC1964推荐下列谱公式，且常称之为ISSC 谱。 ()24 250.10.1110.110.44s H S f exp T f T f ?? ??????=- ? ?????????

6.JONSWAP 谱 该谱由“北海海浪联合计划”测量分析得到，在60年代末期提出，适合像北海那样风程被限定的海域，有两种表示形式。 a.由风速和风程表示的谱公式： ()() () 24 2 25 1.25p p exp p g S exp ωωσωζωαωγωω?? -?? -? ????? ????? ? =-?? ? ????? ? 式中：α为无因次常数，可取α=0.0076(gx/U 2)-0.22； x 为风区长度（风程）；U 为平均风速； ωp 为谱峰频率，可取ωp =22(g/U)(gx/U 2)-0.33 ； γ为谱峰提升因子，平均值为3.3； σ为峰形参数，当ω≤ωp 时，可取σ=0.07；当ω>ωp 时，取σ=0.09。 b.由波高和波浪周期表示的谱公式： ()()() 2 p 23 0.1591 2 2445p p 1948319.34 3.3W /T exp S T T ωσζζ ωωω?? -??-????? ? ?? ?? =-???? ?? 式中：T p 为谱峰周期，波谱峰值对应的周期。 7.Bretschneider 谱 布氏于1959年由无因次波高和无因次波长的联合分布函数导出二参数谱，适用于成长阶段或者充分成长的风浪。后经日本光易恒（Mitsuyasu ）改进如下： ()()1/31/31/31/324 2524 25110.257 1.0311400.51605s H H s H H H S f exp T f T H S exp T T ωωω?????????? =- ? ? ? ?????????? ???? ??????? =? ? ? ? ??????????? 式中：H s 为有效波高，表示波列中波高最大的1/3波浪的平均波高； T H1/3为有效波周期，表示波列中波高最大的1/3波浪周期的平均值。 8.斯科特谱

海浪谱浅水演变及影响因子试探性研究

海浪谱浅水演变及影响因子试探性研究 施凌 河海大学交通学院，海洋学院，江苏南京（210098） E-mail：shiling0000@https://www.sodocs.net/doc/2a18391208.html, 摘要：本文初步研究海浪谱浅水演变的情况。根据波谱原理，采用自行编写的VB程序计算波浪从深水到浅水传播过程中谱特征值变化情况，得出与影响因子规律结论，能为浅水谱的研究提供参考。 关键词：波谱；谱特征值；影响因素 中图分类号： 1. 引言 海浪是海岸及海洋工程中最为活跃，也最重要的水动力要素。从深水传向浅水岸域的过程中发生了极其复杂的变化，一直以来都引起国内外学者的高度关注。目前特征波法、能谱法是常用描绘波浪变化的方法，特别是能谱法越来越得到专家学者的认可。但目前并没有适用性很强的实用型浅水波能谱公式，文献和参考资料中更多的还是对于深水谱的研究，较少涉及浅水波能谱的研究。观察研究海浪谱浅水演变及其影响因素，对于浅水波能谱的研究是很有意义。 本文根据自行编写的VB程序，以能谱的方法模拟波浪从深水到浅水传播过程中波谱的变化情况，并考虑各影响因素变化对谱特征值的影响程度。这可以更形象了解波浪的传播特性，波谱的物理意义，对于浅水波谱的研究也有一定的参考价值。 2. 研究现状 当前海岸工程建筑中在近岸工程仍旧套用深水波能谱，往往带来误差，而用浅水波能谱通过修正可以得到减小这些误差，建立起更贴切简化的公式，既能满足模拟的精度要求，尽可能的与实际接近，又最大程度的减少工作量。 2.1 研究背景设置 本次设计采用的原始数据频率f和谱密度Si是在风速20m/s，水深20m条件下，根据观测资料结合采用莆田谱公式计算得出的。选择这样的原始数据进行讨论分析具有普遍一般性，因为一般海洋水文测站点都设在20m水深处左右，风速为20m/s也具有普遍性；而且我国的工程一般设在10m到4m左右，所以将计算点设在4m处也有一定代表性，在这样条件下所得出的规律性有利于探讨出理论上的参考指导。本文就通过多次测试，得出谱特征值的受影响因子的变化规律，能为浅海谱的研究提供良好的借鉴。 2.2 海浪谱知识概述 海浪是最富于变化的自然现象之一，是一种十分复杂的现象,以简单谐波的概念不能充分给与描述,利用分布函数也只能反映它对外表现出来的性质。为了进一步描述海浪，需要利用谱的概念。迄今已提出几种海浪模型，其共同点是，将复杂的海浪用许多振幅不等、频率不同、位相杂乱的简单波动叠加来代替海面,这些组成波构成海浪谱[1]。 海浪能量相对于频率分布的谱，称为频谱或能谱(一维谱),海浪具有的能量，都由各组成波贡献而得，谱给出各频率间隔段内的能量。还有一种谱形式，除能反映能量相对于频率的

星载雷达波谱仪反演海浪谱的精度研究

第32卷 第5期海 洋 学 报 Vo l 132,N o 152010年9月 ACT A OCEANOLOGICA SIN ICA September 2010 星载雷达波谱仪反演海浪谱的精度研究 林文明1,2,董晓龙1* (1.中国科学院空间科学与应用研究中心,北京100190;2.中国科学院研究生院,北京100049) 收稿日期:2010-05-07;修订日期:2010-07-22。 基金项目:国家高技术研究发展计划(/八六三0计划)课题(2007AA12Z119)。 作者简介:林文明(1984)),男,福建省仙游县人,博士研究生,研究方向为星载雷达散射计信号处理及微波遥感技术。E -mail:1inw enzi1984@https://www.sodocs.net/doc/2a18391208.html, 通信作者:董晓龙(1969)),男,陕西省人,研究员,主要从事微波遥感理论研究以及微波遥感器系统研究、设计与研制等。E -m ail:dxl@nm https://www.sodocs.net/doc/2a18391208.html, 摘要:介绍了星载雷达波谱仪的观测原理及误差分析模型,并在H auser 等提出的SWIM (sea w ave investigatio n and mo nitoring by satellite)的基础上分析了波谱仪反演海浪谱的波长分辨率和角度分辨率。为了减小反演调制谱的波动,在数据处理过程中时域和波数域相邻单元的平均个数分别为10和8个。系统在不同的模式下工作,为了获取20b 的角度分辨率,对调制谱平均次数分 别取3次(模式1)、7次(模式2)、10次(模式3)。使用解析法和仿真法分析了SWIM 工作在模式2时海浪谱观测的能量误差,两种方法的结果一致。对于给定的海浪条件,能量误差小于20%。关键词:雷达波谱仪;海浪谱;精度指标;能量误差 中图分类号:T P732.1 文献标志码:A 文章编号:0253-4193(2010)05-0009-08 1 引言 海洋波浪谱信息在数值波浪预测模型的数据同化中可以改善波浪预测的精度[1]。以往的数据同化一般都是基于波浪谱的总能量,而忽略了谱的具体参数,因此需要假定波浪特性。对于全球性的海浪预测,需要卫星遥感技术提供大尺度海浪谱观测的数据。合成孔径雷达(SAR)是当前惟一用于海浪方向谱估计的星载传感器,但SAR 图像与真实的海浪具有非线性的关系,由图像提取海浪谱并不直观;SAR 观测受限于海面的运动特性和海浪的波长,并非所有海况都能成像;由于SAR 的功耗和数据量的限制,不能实现全球观测,并且SAR 图像比较昂贵,因此利用SAR 观测的海浪谱来预测波浪并没有得到广泛应用[1-2]。国际上利用雷达波谱仪进行海浪谱观测的研究已经开展并取得了一定的成果。Jackson 等[3]论证了利用机载和星载真实孔径雷达即雷达波谱仪测量海浪 谱的可行性,并分析了相应的数据处理流程;通过对比机载Ku 波段雷达(ROWS)海浪方向谱观测数据和现场观测数据,证明ROWS 测量的海浪谱与浮标测量的海浪谱相当吻合[4]。H auser 等[1]利用C 波段的机载雷达(RESSAC)进行海浪谱测量实验,观测结果也与真实值一致。H auser 等[1]还提出了利用星载雷达进行表面波研究和监测计划(SWIM SAT,sea w ave investigation and monitoring by satellite ),并建立了相应的仿真模型,指出SWIM SAT 能够测量波长大于70m,有效波高大于1.5~2.0m 的海浪谱信息。 真实孔径雷达波谱仪是一种较新的遥感仪器,它的应用指标还没有统一的规范。本文在SWIM 的基础上,分析了雷达波谱仪的海浪方向谱的角度测量精度、波长确定度,并利用解析法着重分析了雷达波谱仪的能量误差指标,最后通过仿真的方法进一步验证雷达波谱仪的精度指标。用解析法和仿真得到的结果一致。研究这些精度及指标将为雷达波