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第卷第期海洋学报. .
一./,
一浅水波能谱试验研究
苏德慧
弓
大连理工大学土木系
摘要室内试验是研究风浪特性的一重要途径, 文中首先对试验研方法中的不
足进行了改进和探讨. 对比了天然风浪与试验风浪约风场特点,确定了两者特征风
速间约换算关系. 通过采用人工风与不规则造波机相结合来生成与模拟风浪,延长
,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,较深水情况
波能谱在浅水域其谱峰变小,谱形变得更加尖窄,反映出其波能量趋于集中,并给
出了相应的表达式.
关键词试验特性三垦鉴垦垫特性波能谱锻
,
日舌
,已提出了多种形
式的深水波能谱,如谱、谱、,随着海岸带和近海
开发的进展,浅水渡能谱的研究引起了重视目前浅水波能谱多借用深水谱或取得少量浅水
风浪资料的经验谱,缺乏资料,是当前亟待解决的重要课题.
以往风浪谱的获得多来自海上或湖上现场资料的分析,由于海上情况复杂,环境恶劣,观
测所需费用昂贵,尤其是近海水下地形干变万化,很难保证获得系统而准确的浅水渡能谱资
料,大大限制了对浅水波能谱的研究. 长期以来,采用人工风和造渡机来形成与模拟海浪已
,精度高,成本低等优点,得到了
普遍应用与重视. 文中将利用试验研究的优点探讨浅水波能谱特性, .
由于试验条件与天然情况的差别及限制,需特别注意的是应用试验方法研究风浪还有若
干问题需探讨和改进口. 首先是风场条件的不同将影响试验条件下风浪与天然风浪的成长过
程与特性. 其次,试验条件下的风区长度一般受到限制,试验风浪处于成长甚至是初始成长
阶段,其结果的代表性与典型性受到限制. 因此,分析天然风浪与试验风浪风场的差异及影
响与设法突破风区长度不足的限制是应用试验方法首先要解决的问题. 在此基础上,通过室
内试验,将深入探讨浅水波能谱的特征与变化规律.
奉文于】
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海洋学报卷
方法性试验
. 风场对比分析及特征风速阃的换算
风浪试验研究是利用人工风在封闭水槽中生成的风浪,这与天然风浪的风场及其周围边
界有相当的差异. 对于天然海面,其垂向平均风速可近似由下式表示: ·
. ■
一。【, ’
式中, 和。。分别为海面上高程处和处的风速,为卡门常数,取.,为由经
,形成于一封闭水槽内,试验中人工风垂向
高度在.~ . 之间,宽仅. ,试验条件下人工风场分布梯度与天然风场差别较大,尤
,人工风的断面分布类似于一管道风速,
上部及左右边壁部分较小,,计算表明/ .约为
,其中为波速, .为摩阻风速,而对于海上显著波,此比值约为,按及
的理论,这将导致风浪随风区及风时成长的很大不同,而/的不同叉源于波面气流流
,风浪的生成对风速垂
向分布相