印度洋的风浪、涌浪和混合浪的时空特征

为了展现印度洋的海浪特征,利用来自欧洲中期天气预报中心的ERA-40海浪再分析资料,对印度洋的海表风场、风浪、涌浪、混合浪场进行研究,主要分析了季节特征、月变化特征、风速和波高的变化趋势、涌浪指标,定义了南印度洋西风指数和涌浪北伸脊点。结果表明:印度洋的风浪场与海表风场整体上对应较好,尤其是季风期间的北印度洋,涌浪场与混合浪场对应较好;从波高来看,阿拉伯海在1-5月和9-12月的涌浪以及孟加拉湾全年的涌浪对混合浪的贡献大于风浪;印度洋海表风速呈显著递增的区域主要集中在咆哮西风带和30°S以北,风浪波高变化趋势的分布与风速大体一致,大部分海域的涌浪波高、混合浪波高表现显著性逐年递增;印度洋的涌浪在混合浪中占据主导地位,40°S以北的涌浪常年向北传播,且南印度洋西风带西南季风的强度直接决定着涌浪北传的程度。     

浅水波能谱试验研究

对比天然风浪和试验风浪的风场特点，确定了两者特征风速间的换算关系，采用人工风与不规则造波机相结合的方法生成，模拟风浪，延长了试验条件下风浪成长所需的风区长度，在此基础上，利用试验研究的优点，完成了较大范围浅水风浪试验，对浅水波能谱进行了深入探讨。研究表明，比较深水情况，浅水域波能的谱的谱峰变小，谱形更加尖窄，反映出波能趋于集中的特点，对于浅水，给出了波能谱的表达式。     

基于Perlin噪声和改进对数风廓线的随机脉冲风场建模

为减少因极端海浪和风浪引起的海事事故,提升应急响应能力,借鉴阻力模型和对数风廓线方程,避免了因空气粒子数量不足带来的额外计算量,同时考虑到要适用于大风浪场景,对数学模型进行了一定的改进。最终,提出一种基于Perlin噪声和改进对数风廓线的随机脉冲风场进行建模,分别模拟了无风条件和有风条件下海水粒子的运动状态,证明了该模型的可行性与有效性。结果表明海面高处的海水粒子受风场影响较大,容易发生波浪翻转,为基于物理模型的风浪场景建模提供理论基础。     

考虑风浪流作用下的深水桥墩动力响应分析

考虑到跨江跨海大桥桥墩经常受到的是风浪流的共同耦合作用,在进行江海的深水桥墩结构设计时,除了波浪荷载作用之外,还需考虑风浪流环境荷载的影响是必不可少的。基于此,本文在流固耦合研究成果和流体理论基础上,考虑附加质量和流固耦合效应的同时,运用ANSYS有限元软件的流固耦合模块计算深水桥墩在流速及风荷载影响下的响应,并利用数值编程工具MATLB对不同工况下的桥墩响应结果进行分析比较。结果表明:当激励荷载为风浪流时,输入风、浪及流的频谱特性以及风、流的速度都将对深水桥墩结构的动力响应产生不同程度的影响。因此在深水桥墩结构设计时,应该针对待建桥梁所处的地理水文条件,合理的选择环境荷载进行设计计算,以提高结构的安全度。     

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。     

SWAN模型风能输入项的改进与验证

为了分析第三代海浪数学模型——SWAN模型的风浪模拟能力,分别计算了恒定风场和台风时变风场下的波浪场.恒定风场中假定不同的风速及风区长度,通过比较SWAN模型与SMB方法等经验风浪公式的计算结果,得出SWAN模型风浪模拟的适用范围.针对大风速下计算波高偏大的情况,通过分析参考波速引起的输入风速变小及拖曳力系数饱和等因素,提出了风能输入项的修正方法,并采用同步观测的风、浪资料对修正前后的计算结果进行了比较验证.结果表明,在大风速情况下,修正后的SWAN模型的模拟波高更接近于经验公式结果及实测数据.在SWAN模型风能输入项中引入参考波速引起输入风速减小及对拖曳力系数饱和因素的修正,可以更好地模拟大风速下的波浪场.     

划分风浪与涌浪的一个新判据——海浪成份及其在南海的应用

使用风浪谱的零阶矩（Ｍｏｗ）和混合浪谱的零阶矩（Ｍ０）定义的混合浪能量成份因子，作为划分风浪与涌浪一个新判据，给出了混合浪能量成份因子和混合浪波高成份因子的计算公式，根据混合浪波高成份因子的计算公式，使用ＧＥＯＳＡＴ卫星高度计５０个重复周期的资料，计算了南海海域高成份因子及其月变化规律，资料的样本长度是１个月，计算结果表明该海域的混合浪波高成份因子具有明显的时间变化规律，海浪在１１，１２，１，２月     

干散货船在大风浪中的安全评价

为定量评价大风浪中干散货船的航行安全,对干散货船事故、船舶适航性的要求及PSC检查重点项目等方面进行研究分析,获得模糊综合评判指标.运用系统工程学原理和层次分析法(AHP),确定各评价指标对干散货船航行安全影响的重要程度,建立多级模糊综合评判数学模型并应用于实践进行模型验证.结果表明该模型有效、可靠.     

台湾海峡台风浪的数值模拟

采用第3代海浪模式SWAN(simulation waves nearshore),在考虑了波浪折射、底摩擦、破碎、白浪、风能输入、非线性波波相互作用等物理过程的基础上,分别应用Jelesnianski模型风场、藤田气压公式计算的梯度风场以及考虑台湾海峡和台湾岛地形影响的台风风场(陈德文台风风场)模型,数值模拟了0813号"森拉克"、0815号"蔷薇"和0908号"莫拉克"3场台风过程在台湾海峡产生的台风浪,并与浮标观测结果对比.结果表明,陈德文台风风场模型数值模拟的台风浪结果与实测符合较好,其中模拟结果的有效波高平均绝对误差为0.55m,有效波高峰值平均绝对误差为0.19m,说明其对台风浪的模拟尤其是灾害性台风浪的模拟是成功的.     

向家坝库区风浪要素计算公式及变化规律

向家坝水库全面形成以后,蓄水至水电站正常运行水位380 m,库区干流航行条件得到本质改善;但随着库区水位与面积扩大,风大浪高现象渐显凸出,影响船舶安全航行。为了掌握库区的风浪要素的变化规律,评价风浪要素对船舶航行、停泊与作业的影响程度,通过国内外各水域的风浪要素计算方法及其计算理论研究分析,结合库区各典型断面的实测数据,拟合得到比较能真实反映向家坝库区库风浪要素变化规律的计算公式,并结合计算结果总结得到库区全年的风浪变化规律,为后期库区航道的建设管理及船型的开发设计提供了必要的基础资料。