波群中波高分布的研究
海浪波高分布在海浪理论和工程应用中受到普遍关注。在海浪中，具有较大波高的波经常相继出现构成波群。波群中的波高分布对海洋工程和波破碎等研究具有重要意义。
波群中多个波波高累积概率是海洋工程中受到关注的问题。Nolte等在线性海浪模型下，通过波群中单个波波高的Rayleigh分布和各波波高相互独立的假定，导出波群中多个波波高的累积概率。然而大量观测表明，波群中相邻波波高之间存在相关性。本文将波群中波高序列视为Markov链，根据海浪波高的一元和二元瑞利分布，导出波群中多个波波高累积概率的理论公式。通过与观测结果对比，本文理论结果明显地优于Nolte等结果。
Nolte等理论的一个基本假定是波群中各波波高相互独立。当波群连长增大，Nolte理论结果与实验结果的偏离增大。在本文研究中，波群中相邻波波高间存在相关性，当波群连长增大时，理论结果和实测结果并未发生偏离。本文结果在海浪理论和海洋工程方面具有重要意义。
目前在波群研究中，各种连长波群中的单个波波高分布被视为是完全相同的分布。将各种连长波群中的单个波波高分布视为Rayleigh分布的假定，迄今在波群中波高分布的研究中均被认为成立。本文将信息熵概念应用于波群中波高分布的研究，通过分析实验室风浪观测资料，发现随着波群连长的增大，波群中波高的信息熵增大。这一结果说明，在不同连长的波群中波高值的不确定性不同。当连长增大，波高值的不确定性增大。当以平均波高无因次化，波群连长较大时波群中波高累积概率明显大于连长较小时的情形。实验结果表明，在波群中波高分布的研究中，波群连长必须是一个予以考虑的因素。实验结果同时表明，波群中波高分布受谱宽度的影响。当谱宽度增大时，波群中波高累积概率降低。引入一个体现波群性质的无因次化波高参量，在不同连长的波群中得到一致的波高累积概率分布，但波群中波高分布的信息熵仍不相同。这一结果表明不同连长波群中波高分布有一种内在的不同，这种内在的不同不能通过改变无因次化波高予以消除，不同连长波群中波高分布不是等价的。波高值的不确定性程度与波群连长密切相关。此结果对波高分布的细结构等理论问题有重要意义。
波群;累积概率;信息熵;海浪波高;海洋工程;波破碎
中国海洋大学
硕士
物理海洋学
文凡
2007
中文
P731.22
53
2007-09-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）