波浪理論P(yáng)PT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1波浪理論波浪理論第1頁(yè)/共105頁(yè) 波浪理論的發(fā)展歷史 簡(jiǎn)單波浪理論 Airy(艾利)： 1845年，微幅波 Stokes(斯托克斯)：1847年，有限振幅波 Korteweg(科特威格)和De Vries(德夫里斯)：1895年，橢圓余弦波(適于淺水) Rusell(拉塞爾)：1834年，孤立波(橢圓余弦波極限，適于淺水) Dean(迪安)：1965年，流函數(shù)波(有限振幅非線性波) Reinercker和Fenton:1982,Fourier級(jí)數(shù)數(shù)值計(jì)算波理論二次世界大戰(zhàn)前后 軍事需要促進(jìn)了波浪理論的發(fā)展-諾曼底登陸新的理論及實(shí)驗(yàn)方法 小波分析、遠(yuǎn)程遙測(cè)、PIV2.1 波動(dòng)的概念第2

2、頁(yè)/共105頁(yè)波浪運(yùn)動(dòng)的機(jī)理波動(dòng)是一種普遍的物理現(xiàn)象 聲波、電磁波，水波（海浪）只是其中之一波動(dòng)的必要條件 平衡狀態(tài) 擾動(dòng)力 恢復(fù)力船行波的例子 平衡狀態(tài)-靜水 擾動(dòng)力-船舶運(yùn)動(dòng) 恢復(fù)力-重力、表面張力第3頁(yè)/共105頁(yè)l三個(gè)基本參數(shù) (其他參數(shù)可由此推導(dǎo)出，P30)l水深d；波高H(波谷底波峰頂?shù)拇怪本嚯x)；波周期T (波浪推進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間)l傳遞的波動(dòng)量l能量，動(dòng)量，波形l質(zhì)量?波浪特征參數(shù)第4頁(yè)/共105頁(yè)2.1 波動(dòng)的概念、波浪分類l表面張力波：外界擾動(dòng)，表面張力恢復(fù)l重力波：風(fēng)的剪切力擾動(dòng)，重力恢復(fù)l風(fēng)浪：風(fēng)區(qū)內(nèi)，處于風(fēng)控制下的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)l涌浪：風(fēng)區(qū)外，脫離風(fēng)控制的自由波動(dòng)l風(fēng)暴

3、潮:臺(tái)風(fēng)、氣旋l海嘯：地殼運(yùn)動(dòng)l潮波: 天體引潮力1.波浪的生成機(jī)理(擾動(dòng)力之來(lái)源)第5頁(yè)/共105頁(yè) 2.1 波動(dòng)的概念第6頁(yè)/共105頁(yè)風(fēng)浪形成示意第7頁(yè)/共105頁(yè)2.1 波動(dòng)的概念第8頁(yè)/共105頁(yè)2.1 波動(dòng)的概念第9頁(yè)/共105頁(yè)2.1 波動(dòng)的概念、波浪分類2.波浪周期之長(zhǎng)短5-15S第10頁(yè)/共105頁(yè)2.1 波動(dòng)的概念3.波浪形態(tài)的規(guī)則性l規(guī)則波:離開風(fēng)區(qū)后自由傳播的涌浪，波形規(guī)則，波峰波谷明顯l不規(guī)則波(隨機(jī)波):大洋風(fēng)區(qū)內(nèi)的風(fēng)浪，波形雜亂，波高周期波向不定，空間上有三維性l混合浪：風(fēng)浪+涌浪第11頁(yè)/共105頁(yè)4.波浪傳播海域的水深 (h為水深，L為波長(zhǎng))-波浪能否影響海床

4、l深水波l有限水深波：h/Ll淺水波：5.波浪水質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)l振蕩波：水質(zhì)點(diǎn)圍繞靜止位置沿固定軌跡周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)-推進(jìn)波(波形向前傳播)、立波(波形不向前傳播)l推移波：水質(zhì)點(diǎn)以幾乎相同的速度沿波向運(yùn)動(dòng)-孤立波、地震波、洪水波6.波浪破碎與否l未破碎波、破碎波、破后波 7.波浪理論的簡(jiǎn)化程度l微小振幅波(線性波)和有限振幅波(非線性波)2.1 波動(dòng)的概念第12頁(yè)/共105頁(yè)、波浪運(yùn)動(dòng)的描述方法 zuwyuvxuutuDtDu第13頁(yè)/共105頁(yè)2.1.2.2.波浪運(yùn)動(dòng)控制方程和定解(邊界)條件 ( , )coscos2Hx tAkxtkxt2 1LcT第14頁(yè)/共105頁(yè)簡(jiǎn)單波浪理論假設(shè)：勢(shì)

5、波之前提流體上的質(zhì)量力唯一:重力(忽略表面張力、柯氏力)流體是無(wú)粘性的:理想流體，流體間無(wú)剪應(yīng)力流體是均質(zhì)和不可壓縮的:密度處處相等且為常數(shù)水流運(yùn)動(dòng)是無(wú)旋的:即存在勢(shì)函數(shù)自由水面的壓力均勻且為常數(shù):大氣壓力海底水平、不透水:海底水質(zhì)點(diǎn)垂向速度=0波浪為二維(xz)運(yùn)動(dòng)：不考慮第三維方向上的變化uxwz第15頁(yè)/共105頁(yè)不可壓縮流體的連續(xù)方程 0 zwxu22220 xz20或記作 勢(shì)波運(yùn)動(dòng)控制方程 2.1.2.2.波浪運(yùn)動(dòng)的控制方程控制方程uxwz拉普拉斯方程 xzh,適用范圍 26第16頁(yè)/共105頁(yè)波浪運(yùn)動(dòng)的定解(邊界)條件2.1 波動(dòng)的概念第17頁(yè)/共105頁(yè)海底水平、不透水水質(zhì)點(diǎn)垂直

6、速度為零波浪運(yùn)動(dòng)的定解(邊界)條件2.1 波動(dòng)的概念底部邊界條件 0zhzhwz第18頁(yè)/共105頁(yè)I.動(dòng)力學(xué)邊界條件:波面z=22102zzgtxz非線性項(xiàng)非線性項(xiàng)波浪運(yùn)動(dòng)的定解(邊界)條件2.1 波動(dòng)的概念自由表面邊界條件=動(dòng)力邊界條件+運(yùn)動(dòng)邊界條件 221( )2pgzf ttxz伯努利方程 ( )0,0af tzpp無(wú)窮遠(yuǎn)處無(wú)波浪=0，大氣壓pa=0第19頁(yè)/共105頁(yè)波浪運(yùn)動(dòng)的定解(邊界)條件2.1 波動(dòng)的概念I(lǐng)I.運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件:波面z=0,ztxtzxF0DFFFFuwDttxzdxudtxdzwdtzFttFxx1Fz ),(on txzxxtz自由表面非線性項(xiàng)第20頁(yè)/共10

7、5頁(yè)側(cè)面邊界條件波浪運(yùn)動(dòng)的定解(邊界)條件2.1 波動(dòng)的概念簡(jiǎn)單波浪在時(shí)間和空間上都是周期性的 ( , , )(, , )x z txL z t( , , )( , ,)x z tx z tT空間上時(shí)間上二維推進(jìn)波( , , )(, )x z txct z波浪沿x正向以波速c推進(jìn) 第21頁(yè)/共105頁(yè)控制方程底 部 邊界自 由 表面?zhèn)?面 邊界uxwzp(壓力場(chǎng))(流速場(chǎng)) 2212pgztxz 262 10動(dòng)力運(yùn)動(dòng)2 112 122 13第22頁(yè)/共105頁(yè)自由表面邊界條件是非線性的自由表面位移在邊界上的值是未知的，即自由表面邊界條件是不確定的要求得上述波動(dòng)方程的邊值解，最簡(jiǎn)單的方法是先將邊

8、界條件線性化，將問(wèn)題化為線性問(wèn)題求解。 波浪運(yùn)動(dòng)求解的兩個(gè)困難： 2.1 波動(dòng)的概念2210,( , )2gzzx ttxz,( , )xzxx tzt第23頁(yè)/共105頁(yè)核心假定 (/ )O aL T()aOxT? 21TLO第24頁(yè)/共105頁(yè)自由表面運(yùn)動(dòng)學(xué)邊界條件的線性化 ,( , )wzuttxxztxx( /)wO a T()()( )a auaaOOOT LTLx,( , )zwtx t 第一項(xiàng)量綱： 第二項(xiàng)量綱： 第三項(xiàng)量綱：( /)O a Tt1第25頁(yè)/共105頁(yè)2210,( , )2gzzx ttxz自由表面動(dòng)力學(xué)邊界條件的線性化 第一項(xiàng)量綱： 第二項(xiàng)量綱： 第三項(xiàng)量綱：

9、2(/)O aL TO at 2222/aLaO a TOOTLaO aOLuw 2/gzO aL TO a,( ,0)gtzx t0.5 h/L0.05(過(guò)渡)h/L0.05(淺水)Kh/10中等水深22sgk hsCghsLTgh22tanhtanh2tanh2gkkhgTLkhgTckh02CgT202LgT2.2.2 色散方程的簡(jiǎn)化-深水波和淺水波 2.2 微幅波理論20gk第37頁(yè)/共105頁(yè)2.2 微幅波理論0.050.5hL0.5hL0.05hL20Lh2Lh淺水波(長(zhǎng)波)中等水深波 深水波(短波)scghtanh()2gTckh02gTc深水中波長(zhǎng)和波速與波周期有關(guān)，而與水深無(wú)

10、關(guān)淺水中波速只與水深有關(guān)，而與波周期或波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。淺水區(qū)波浪的傳播速度只由當(dāng)?shù)厮羁刂?非色散波)202LgTsLTgh2tanh2gTLkh2.2.2 色散方程的簡(jiǎn)化-深水波和淺水波 第38頁(yè)/共105頁(yè)第39頁(yè)/共105頁(yè)cosh ()cos2sinhHk hzukxtxkhsinh ()sin2sinhHk hzwkxtzkh2.2.3 微幅波的速度場(chǎng) 2.2 微幅波理論cosh()( , , )sin2cosh()Hgkzkhx z tkxtkh第40頁(yè)/共105頁(yè)cos()2Hkxt2.2.3 微幅波的速度場(chǎng) 2.2 微幅波理論u和w沿水深以指數(shù)函數(shù)規(guī)律減小u與同相位；w與相位差90度

11、第41頁(yè)/共105頁(yè)43加速度理論表達(dá)式：在微幅波假定下，后兩項(xiàng)(變位加速度)相對(duì)第1項(xiàng)為無(wú)窮小量xuuuauwtxz2cosh ()sin()2sinhxuHk hzakxttkh2sinh ()cos()2sinhzwHk hzakxttkh 2.2.3 微幅波的加速度場(chǎng) 2.2 微幅波理論第42頁(yè)/共105頁(yè)442.2.3 微幅波的加速度場(chǎng) 2.2 微幅波理論axmax發(fā)生在wmax時(shí)(u=0); azmax發(fā)生在umax時(shí)(w=0)第43頁(yè)/共105頁(yè)450,0 xy,dddtdt靜止時(shí)位于處的水質(zhì)點(diǎn)，在波動(dòng)中以速度運(yùn)動(dòng)著，在任一瞬間水質(zhì)點(diǎn)的位置在 00,yyxx與是水質(zhì)點(diǎn)遷移量 (

12、(質(zhì)點(diǎn)離開靜止位置的水平和垂直距離質(zhì)點(diǎn)離開靜止位置的水平和垂直距離) )處速度 微幅波假定:00,xxyy處速度等于 0,0yx000000(,)(,)ttu xzdtu xzdt000000(,)(,)ttw xzdtw xzdt2.2.4 微幅波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 2.2 微幅波理論第44頁(yè)/共105頁(yè) tkxkhhzkHdtwt 000cossinhsinh2 tkxkhhzkHdtut 000sinsinhcosh2長(zhǎng)軸a短軸b水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡方程為 1220220 bzzaxx任意時(shí)刻水質(zhì)點(diǎn)的位置 0 xx 0yy2.2 微幅波理論2.2.4 微幅波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 第45頁(yè)/共105頁(yè)水質(zhì)

13、點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)封閉橢圓，水平長(zhǎng)半軸為a，垂直短半軸為b。水面處bH/2，即波浪振幅；水底處b，即水質(zhì)點(diǎn)沿水底只作水平運(yùn)動(dòng)2.2 微幅波理論2.2.4 微幅波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 水質(zhì)點(diǎn)封閉運(yùn)動(dòng)，波形傳遞水質(zhì)點(diǎn)封閉運(yùn)動(dòng)，波形傳遞( (滾鐵環(huán)滾鐵環(huán)) )第46頁(yè)/共105頁(yè)深水情況下a=b(長(zhǎng)短軸相等)，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)圓，在水面處軌跡半徑為波浪振幅H/2 ，隨著質(zhì)點(diǎn)距水面深度增大，軌跡圓的半徑以指數(shù)函數(shù)形式迅速減小 2.2 微幅波理論淺水深水a(chǎn) a不是不是Z Z0 0的函數(shù)的函數(shù) 4HTgah012zHbh2.2.4 微幅波的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡 02kzabHe第47頁(yè)/共105頁(yè)微幅波場(chǎng)中任一點(diǎn)的波

14、浪壓力可由線性化的伯努利方程求得 ：2.2 微幅波理論2212zpgztxz zpgzt 線性化 tkxkhhzkHggzpz coscoshcosh2zzzpgzgkgkz zk(壓力響應(yīng)系數(shù)) 靜水壓力動(dòng)水壓力水質(zhì)點(diǎn)的加速運(yùn)動(dòng)2.2.5 微幅波的壓力場(chǎng) 第48頁(yè)/共105頁(yè)2.2 微幅波理論壓力響應(yīng)系數(shù)(壓力靈敏度系數(shù))，z的函數(shù)，隨著質(zhì)點(diǎn)位置深度增大而迅速減小 cosh ()coshzk hzKkh2.2.5 微幅波的壓力場(chǎng) 第49頁(yè)/共105頁(yè)(波谷時(shí)為負(fù)，波峰時(shí)為正)2.2 微幅波理論2.2.5 微幅波的壓力場(chǎng) 第50頁(yè)/共105頁(yè)波能動(dòng)量質(zhì)量右邊右邊左邊左邊2.2.6 微幅波的波能

15、及波能流 2.2.6 微幅波的波能及波能流波浪運(yùn)動(dòng)的輸送量近岸泥沙運(yùn)動(dòng)第51頁(yè)/共105頁(yè)微幅波的波能勢(shì)能: 水質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置(靜水面)所致動(dòng)能: 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)所致2.2.6 微幅波的波能及波能流 右邊右邊左邊左邊第52頁(yè)/共105頁(yè)一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)單寬波峰線長(zhǎng)度的波浪平均勢(shì)能 : 2116pEgH( , )cos()2Hx tkxt偏離平衡位置2.2.6 微幅波的波能及波能流 200112LLphgEgzdxdzdxLL 第53頁(yè)/共105頁(yè)2116kEgH微幅波近似 2201()2LkhEuw dxdzL 一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)單寬波峰線長(zhǎng)度的波浪平均動(dòng)能 : 02201()2LkhEuw dxdzL

16、 2.2.6 微幅波的波能及波能流 第54頁(yè)/共105頁(yè)一個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)，單寬波峰線長(zhǎng)度的平均總波能 (單位海面面積上的波能，J/m2)：218pkEEEgH微幅波平均總波能只與波高的平方成正比。微幅波平均總波能只與波高的平方成正比。 2.2.6 微幅波的波能及波能流 第55頁(yè)/共105頁(yè)右邊右邊左邊左邊波能流(波功率)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單寬波峰線長(zhǎng)度的能量傳遞率從左到右輸送動(dòng)能、勢(shì)能從左到右輸送動(dòng)能、勢(shì)能+ +左邊水壓做功左邊水壓做功 ( (右邊能量增加右邊能量增加) )功率計(jì)算式：WF ST2.2.6 微幅波的波能及波能流 第56頁(yè)/共105頁(yè)01t TzthPpgz u dz dtTPEcngP

17、Ec波能傳播速度波能流(或波功率)等于平均總波能與波能傳播速度的乘積平均總波能與波能傳播速度的乘積gccn周期平均水深積分1212sinh2khnkh()zpgz dzdFudtdS動(dòng)水力動(dòng)水力作用距離 波能傳遞率2.2.6 微幅波的波能及波能流 深水深水淺水淺水第57頁(yè)/共105頁(yè)cos()2kzHuekxtsin()2kzHwekxt 222kzHVuwezC2.2.6 微幅波的波能及波能流 深水第58頁(yè)/共105頁(yè)波群：實(shí)際波浪是由不同周期、不同波高的許多個(gè)波迭加起來(lái)的波考察最簡(jiǎn)單的迭加情況：假定兩列波高相同而波周期略有差別的簡(jiǎn)單波的迭加1cos222Hkkxt2.2.7 微幅波的波群現(xiàn)

18、象2cos222Hkkxt兩列簡(jiǎn)單波迭加后的波形還是一個(gè)周期波，其最大振幅為H(為組成波振幅的2倍)coscos22kHxtkxt第59頁(yè)/共105頁(yè)coscos22kHxtkxt原來(lái)的正弦波迭加后成為在包絡(luò)線內(nèi)變動(dòng)的波浪波群傳播速度即為虛線波形向前推進(jìn)的速度，以cg表示 gdccndkgck2tanh()gkkh第60頁(yè)/共105頁(yè)當(dāng)兩個(gè)波向相反，波高、周期相等的推進(jìn)波相遇時(shí)，形成駐波(或稱立波)-直立堤前完全反射正向波和反向波的波面和波勢(shì):1,2cos2Hkxt1,2coshsin2coshkzhgHkxtkh 微幅波的駐波現(xiàn)象2.2.8 微幅波的駐波現(xiàn)象第61頁(yè)/共105頁(yè)相遇后疊合波的

19、波面和波勢(shì)為： 12coshcossincoshk zhgHkxtkh 12coscosHkxt周期和振幅有何變化？2.2.8 微幅波的駐波現(xiàn)象第62頁(yè)/共105頁(yè)/2(0,1,2,3.)nxnkLn11()()22 2(0,1,2,3.)Lxnnkn波形：駐波的外觀波形并無(wú)明顯的移動(dòng)趨勢(shì)，在腹點(diǎn)處作垂直振蕩，在節(jié)點(diǎn)處作水平振蕩腹點(diǎn):節(jié)點(diǎn)：12coscosHkxt第63頁(yè)/共105頁(yè)駐波的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)水平分速u和垂直分速分別為 coshsinsinsinhk zhuHkxtxkhsinhcossinsinhk zhwHkxtzkh 2.2.8 微幅波的駐波現(xiàn)象第64頁(yè)/共105頁(yè)/2(0,1,2

20、,3.)nxnkLn11()()22 2(0,1,2,3.)Lxnnkn速度場(chǎng)：腹點(diǎn)處，水平分速u=0，垂直分速w及自由水面位移最大(組成波兩倍)節(jié)點(diǎn)處，水平分速u最大，垂直分速w及自由水面位移為零腹點(diǎn):節(jié)點(diǎn)：coshsinsinsinhk zhuHkxtxkhsinhcossinsinhk zhwHkxtzkh 第65頁(yè)/共105頁(yè)駐波的勢(shì)能及動(dòng)能均為推進(jìn)波的2倍218kpEEgH214EgH12coscosHkxt2.2.8 微幅波的駐波現(xiàn)象第66頁(yè)/共105頁(yè)當(dāng)sint=0時(shí)，u=w=0，故各處的動(dòng)能均為零；達(dá)最大值，故勢(shì)能最大當(dāng)cost=0時(shí)，各處的均為零，u與w的數(shù)值均達(dá)最大值，故勢(shì)

21、能為零，動(dòng)能最大能量轉(zhuǎn)化是周期性地由動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?shì)能，或由勢(shì)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)能coshsinsinsinhk zhuHkxtxkhsinhcossinsinhk zhwHkxtzkh 12coscosHkxt2.2.8 微幅波的駐波現(xiàn)象第67頁(yè)/共105頁(yè)實(shí)際工程中，水工建筑物前的波浪很難完美地出現(xiàn)全反射的情況（形成駐波），入射波能往往部分被反射、部分被建筑物吸收、部分透射（或越浪）傳遞到建筑物后面。這種情況下將出現(xiàn)不完全立波（反向傳播的兩列波的波高不同）2.2.8 微幅波的駐波現(xiàn)象-不完全立波tkxaatkxaatkxatkxasinsincoscos)cos()cos(21212121第68頁(yè)/共

22、105頁(yè)minmaxminmax12aaaaaaKr不完全立波的波腹和波節(jié)之間的距離為L(zhǎng)/4。利用波腹和波節(jié)處的振幅可以求取水工建筑物的反射系數(shù)（即兩點(diǎn)法）： 第69頁(yè)/共105頁(yè)系統(tǒng)地討論了微幅波的控制方程、定解條件、微幅波理論解以及其運(yùn)動(dòng)特性等微幅波理論是各種波浪理論中最為基本的理論，其概念清楚，公式簡(jiǎn)明，運(yùn)用方便，是解決港口、海岸工程各種實(shí)際問(wèn)題最重要的工具之一，目前仍被工程界廣泛用于解決各類實(shí)際問(wèn)題。微幅波理論還可推廣用來(lái)解決目前用其它非線性波理論還難以解決的一些問(wèn)題，諸如波浪折射、繞射現(xiàn)象和不規(guī)則波的波譜理論等實(shí)踐表明，在許多實(shí)際問(wèn)題中，盡管實(shí)際波況已超出了微小波高的假設(shè)，但應(yīng)用微幅

23、波理論進(jìn)行計(jì)算往往仍可取得比較可信的結(jié)果。 2.2 微幅波理論小結(jié)p44頁(yè)表2-1匯總給出了微幅波表達(dá)式 第70頁(yè)/共105頁(yè)微幅波的假設(shè)：波高遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)或水深(HL or H6h，可視為孤立波332283 3EgH h孤立波能量=F(H，h)第91頁(yè)/共105頁(yè)各種波浪理論的適用范圍波浪理論的適用范圍取決于：H/L；H/h；h/L;線性波理論適用：波陡很小或厄塞爾數(shù)很小的情況勒梅沃特：只適用于Ur1的情況朗吉特希金斯：研究近岸泥沙運(yùn)動(dòng)、波陡較小時(shí)，可放寬到Ur26高階斯托克斯波理論適用： Ur26且相對(duì)水深h/L處于有限水深和深水范圍內(nèi)大水深+大波陡(陡波) ：階次、適用波陡，但適用水深范圍

24、愈窄橢圓余弦波或流函數(shù)波理論相對(duì)波高H/h接近于破碎界限、且相對(duì)水深較小(h/L1/81/10) 勒梅沃特：Ur26時(shí)，可采用橢圓余弦波理論相對(duì)水深很小、或相對(duì)波長(zhǎng)時(shí)，采用孤立波理論23rHLUh第92頁(yè)/共105頁(yè)各種波浪理論的適用范圍第93頁(yè)/共105頁(yè)2.5 隨機(jī)波理論簡(jiǎn)介 實(shí)際海洋波浪的隨機(jī)特征 隨機(jī)波浪：在一定的時(shí)間和地點(diǎn)，波浪的出現(xiàn)及其大小，完全是任意的，預(yù)先無(wú)法確知隨機(jī)過(guò)程：波高為例，每次觀測(cè)可以獲得一個(gè)固定結(jié)果，但各次的觀測(cè)結(jié)果是不一樣的，隨時(shí)間隨機(jī)變化第94頁(yè)/共105頁(yè)平穩(wěn)的各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過(guò)程l平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程l 過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特征(平均振幅、方差等)不隨時(shí)間坐標(biāo)原點(diǎn)的

25、推移而變化，即某時(shí)刻t的統(tǒng)計(jì)特征與另一時(shí)刻相同。l各態(tài)歷經(jīng)性各態(tài)歷經(jīng)性l 即一個(gè)充分長(zhǎng)時(shí)段的現(xiàn)實(shí)能代替同一時(shí)段現(xiàn)實(shí)的總體。第95頁(yè)/共105頁(yè)隨機(jī)波的統(tǒng)計(jì)理論基礎(chǔ)對(duì)于不規(guī)則波形，如何定義波高、周期呢? l上跨零點(diǎn)法上跨零點(diǎn)法l平均水位為零線，把波面上升與零線相交的點(diǎn)作為一個(gè)波的起點(diǎn)。波形不規(guī)則地振動(dòng)降到零線以下，接著又上升再次與零線相交，這一點(diǎn)作為該波終點(diǎn)(也是下一個(gè)波的起點(diǎn))l如橫坐標(biāo)軸是時(shí)間，則兩個(gè)連續(xù)上跨零點(diǎn)的間距便是這個(gè)波的周期；把這兩點(diǎn)間的波峰最高點(diǎn)到波谷最低點(diǎn)的垂直距離定義為波高第96頁(yè)/共105頁(yè)特征波法：特征波法：通常采用大約連續(xù)觀測(cè)的100個(gè)波作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，獲得具有某種統(tǒng)計(jì)特征值的波作為代表波。l 部分大波平均值法：部分大波平均值法：波列中各單個(gè)波浪按照波高大小排列后，取前面1/n個(gè)大波的平均波高和平均周期l 超值累積率法：超值累積率法：在波列中超過(guò)此波高的累積概率為n%譜法：譜法：從能量角度分析波浪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.5 隨機(jī)波理論簡(jiǎn)介 如何描述隨機(jī)波系的大??？第97頁(yè)/共105頁(yè)(一) 按部分大波平均值定義的特征波 1最大波:波列中波高最大的波浪 maxmaxHHT2 十分之一大波1101 10HHT3有效波(三分之一大波) 1 31 3HHT4平均波高和