波群长度的最大熵分布

将最大熵分布的概率密度函数fn(G)=αGγexp(-βGn)推广应用于海浪波群长度,该概率密度函数不仅使波群长度G的信息熵最大,符合最大熵原则,而且其形式简单且参量容易由已知观测数据确定,从而便于理论和实际应用.用实验室风浪槽中不同风速下和不同风区处实测的36组波面位移数据对其进行验证,并与至今仍被广泛应用的Longuet-Higgins推导的群长的概率密度函数作比较,结果表明,最大熵分布的概率密度函数与各组实测数据均符合良好,显著地优于Longuet-Higgins推导的概率密度函数,其中n=0.6时拟合效果最好.     

基于最大熵理论的润扬悬索桥桥址极值风速预测

基于最大熵可靠度理论,提出了润扬大桥悬索桥的桥址极值风速预测方法,从而为润扬大桥悬索桥的风效应可靠度评估提供实际的荷载概率模型.根据桥址实测短期风速风向数据,计算了反映桥址气候特征的日最大风速风向频度函数,并计算了统计的桥址风速风向联合概率密度函数曲面.在此基础上采用最大熵法建立了桥址的风速风向联合概率模型,并对润扬大桥悬索桥50年和100年重现期内的极值风速进行了预测.分析结果表明,采用联合概率模型能够较好地描述润扬大桥悬索桥桥址的良态气候风场模式,并且桥址预测的极值风速小于设计风速,说明润扬悬索桥抗风设计时考虑了较大的安全度.     

最大信息熵原理在波高分布中的应用

简要介绍最大信息熵原理及其概率估计方法,推导出二阶矩意义下的最大熵概率密度分布表达式。由最大熵法得到了深水充分发展波波高概率分布及风槽试验中不同水深时的波高概率分布,以最大熵法得到连云港波高概率分布,并对计算结果进行了验证。     

最大熵原理导出理想气体分子的速度和速率分布

最大熵原理是统计物理的一个基本原理,它已在很多领域得到广泛应用。使用最大熵原理分别研究了平衡态下,三维、二维和一维理想气体分子的速度分布,导出了它们的速度分布概率密度函数,并进而得到了速率分布的概率密度函数。这一方面给出了推导理想气体分子速度和速率分布规律的另一方法,另一方面也拓展了最大熵原理的应用范围。     

污染正态分布的熵估算

针对污染分布密度函数特性,研究污染正态分布常用2种模型密度函数的近似推演.采用Kullback-Leibler距离研究2种模型概率密度函数的差异性,导出污染正态分布的主体分布概率密度函数、均值漂移模型下和方差扩大模型下总体分布概率密度函数之间的Kullback-Leibler距离表达式.研究结果表明:在主体分布为标准正态分布时,2种模型的概率密度函数差异与均值平移参数λ和方差膨胀因子α密切相关,呈非线性正比关系;污染分布密度函数不一致必将导致熵估算出现很大差异;导出污染正态分布熵估算的关键不在于选取概率密度函数,而在于寻求一种适合熵值运算规律的方案.     

随机波浪联合分布概率模型

针对传统统计方法难以准确描述波浪联合分布特征的问题,结合波浪物理意义及相应统计参数,提出了可描述波浪要素联合分布的概率模型.首先给出了波高、周期和波向的边缘分布及联合分布理论概率模型,然后利用实测数据进行了验证.结果表明,本模型可有效重现波浪条件.     

风浪内频谱与外频谱的比较分析

概述了近年来不同水深风浪谱研究的发展状况,引入内频谱及外频谱的概念,介绍了风浪谱的几种估计方法;快速傅里叶变换（FFT）法,最大熵法和外频谱法,根据不同水深的风浪槽试验,将由FFT法、最大熵法得到的内频谱与由试验波高-波周期联合分布得到的外频谱进行比较分析,将现场实测风浪谱与计算得到的外频谱进行比较分析,结果表明,在不同水深情况下,当以真实的波高-波周期联合分布计算外频谱时,内频谱与外频谱吻合良好。     

基于实测数据的润扬大桥悬索桥全寿命评估随机温度场模拟

为了得到桥梁全寿命评估的温度数据,提出了一种基于实测数据的钢箱梁桥随机温度场模拟方法.首先,采用最小二乘估计和假设检验,对润扬大桥悬索桥扁平钢箱梁为期5年的实测温度和温差进行了统计分析;然后,提出了一种复杂统计模式下样本序列模拟的数值逆变换抽样方法,并建立了扁平钢箱梁的全寿命评估随机温度场.研究结果表明:扁平钢箱梁实测温度服从2个正态分布的加权和,实测温差则服从1个Weibull分布和1个正态分布的加权和;利用数值逆变换抽样方法模拟得到的样本的概率密度函数与目标概率密度函数吻合良好;模拟温度场能准确描述扁平钢箱梁的温度特性.因此,该数值逆变换抽样方法能够准确模拟大跨悬索桥扁平钢箱梁全寿命期的随机温度场.     

结构可靠度的四阶矩分析法

应用最大熵理论构造了随机变量以其前四阶矩统计参数表达的概率密度函数，应用泰勒二次展开推导了结构功能函数前四阶矩的近似表达式，并用变分法给出了结构失效概率的离散化计算公式。分析结果表明，本文建议的方法具有较好的计算精度。     

台湾海峡潮流对海浪影响的数值实验

引用第三代海浪模型SWAN(simulation waves nearshore),首先模拟了台湾海峡冬季大风过程所致的海浪,模拟结果与浮标实测波高吻合较好;进而就潮流对海浪的影响进行了数值实验.在不同风速下,模拟了有潮流影响和无潮流影响下的有效波高,结果表明:潮流对海浪有效波高的影响呈现明显的潮周期振荡性质,对同一潮流场,波高振荡的振幅随有效波高的增大而增大,且拟合了波高振荡的平均振幅a与有效波高Hs的关系,定量描述潮流对海浪的影响.     

高低层风向差异对核电厂长期大气弥散因子计算的影响

 为比较风场上下不一致时计算大气弥散因子的差异,使用CAirDos 模式计算福建某沿海核电厂的长期大气弥散因子,并与CEIRA 模式的计算结果进行对比,结果显示两种模式计算出的最大长期弥散因子出现的方位相同,均对应于低层最多风向（东北东,23.2%）的下风向,而次大值出现的方位不同。其中,CAirDos 计算的长期大气弥散因子的次大值出现在低层（10 m）次多风向（北东,10.4%）的下风向;而CEIRA 模式计算的长期大气弥散因子的次大值出现在高层（80 m）主导风向（北,16.5%）的下风向。CAirDos 使用的是单层风速数据,高层风速经风廓线修正得到,风向保持不变,保证了高、低层风向的一致,而CEIRA 需要使用高层及低层两层的风速数据,当高层及低层风向不一致时,将影响长期大气弥散因子的计算结果。     

Observing seasonal variations of sea surface wind speed and significant wave height using TOPEX altimetry

One year of ocean topography experiment (TOPEX) altimeter data are used to study the seasonal variations of global sea surface wind speed and significant wave height. The major wind and wave zones of the world oceans are precisely identified, their seasonal variability and characteristics are quantitatively analyzed, and the diversity of global wind speed seasonality and the variability of significant wave height in response to sea surface wind speed are also revealed.     

福建东山湾海浪现场观测的统计特征

为分析福建省南部港湾──东山湾的波浪特征,采用S4型压力式方向波浪仪观测获取现场一个月的风浪过程资料,对其进行了统计分析和频谱分析,给出了波高和周期分布,特征波要素与频谱关系,结果表明:实测波高分布与瑞利分布基本相符;波浪谱的显著部分在狭窄的频率内,对应3、5、6、7级风谱峰密度值(m2s)分别为0.084 3、0.372 8、0.941 8、1.837 7,随着风速的增加,谱能也显著地增加,谱曲线下面的总面积增大,谱的显著部分波及的频率范围也扩大,且谱的显著部分沿低频率的方向推移,对应风浪的波高及周期范围增大.     

基于环境等值线法的海上浮式风机长期极限响应预测

为保证海上浮式风机在复杂的风浪环境载荷作用下正常服役,需要评估海上浮式风机的长期极限响应。通过实测风浪的联合概率分布,利用基于逆一次可靠度法(IFORM)和逆二次可靠度法(ISORM)的环境等值线法获取环境工况组合,模拟风机短期响应并结合Gumbel极值分布计算风机长期极限响应,实现了对海上浮式风机50 a重现周期的极限响应预测。研究结果表明:风浪联合作用下,随着平均风速增大,平台纵荡运动、叶根面外弯矩和塔基前后弯矩出现了先增大后减少的趋势;随着有义波高增大,平台纵荡运动最大值和平均值、塔基前后弯矩最大值也随之增大;与基于IFORM的环境等值线法相比,基于ISORM的环境等值线法可以涵盖更多的环境工况组合,得到更大的浮式风机长期极限响应,进一步提高了风机结构设计安全性。     

基于Stacking集成机器学习的波浪预报

采用多层感知器模型、随机森林模型为第一层子模型,极端树模型为第二层元模型,建立基于Stacking集成机器学习的波浪预报算法,并引入邻域平均法抑制在拐点处产生的数值震荡。以长江口外海2016年1—9月的风速和中国近海波高数据为数据源,利用机器学习风速与有效波高之间的关系,将2016年10—11月的风速、波高数据用于预报结果的对比分析,预报前45 d R²拟合优度达到0.97以上,平均误差最大值为0.08 m,平均相对误差最大值为0.05,预报结果与波浪谱模型结果趋势一致,准确度较高;预报结果后15 d误差增长较快,这与训练集数据中寒潮浪占比较少有关。     

正态风频模型及其参数估算方法

对正态风频模型及其参数估算方法进行了详细的研究，发现该模型在平均风速偏低、中等及偏高的情况下都能比较准确地拟合实测风况的平均风速、标准基及平均风功率密度．通过几个地区实测风况的统计资料对理论计算进行检验，得到了比较满意的结果．     

北太平洋海浪特征分析

利用最新的欧洲中尺度天气预报中心(ECMWF)提供的1979—2014年逐6 h的ERA-Interim有效波高和风速数据,分析近36a北太平洋海浪场的变化特征。结果表明:有效波高经验正交函数分解(EOF)的第1模态呈同相位分布,该模态与太平洋10 a涛动指数(PDO)和厄尔尼诺事件(ENSO)呈显著的遥相关,可以通过这些气候因子的变化来预测有效波高的年代际变化;第2模态表明北太平洋西部海域的有效波高有显著的递增趋势,而东部海域则逐渐减小;第3模态以45°N为界,西风带呈现高低纬反相的双涡型分布,并有显著的2.5 a左右年际变化周期。北太平洋海域有效波高和风速重现期极值的大值区位于西风带,重现期越长,日本群岛南部海域风速加强越显著,加强的极值区延伸到中国的东海甚至是菲律宾群岛的东部海岸。     

基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的微扰法研究

运用微扰法研究了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射问题,结合其功率谱推导出了平面电磁波入射时的散射系数表达式。通过数值计算得到了HH极化下双站散射系数随散射角变化的曲线,讨论了摩擦风速、风区范围、海面上方10 m高度处的风速、观察方向与逆风方向之间夹角和入射波频率对双站散射系数的影响,得到了基于PM谱的二维各向异性海面电磁散射的基本特征、分区特征和随频率变化的特征。