论文摘要
突发巨浪是一种特殊的灾害性波浪,具有波高极大、波峰尖峭、能量集中、出现没有任何预兆等特点,极具破坏性,严重威胁着海洋建构物、船舶航行和海上作业人员的安全。目前,世界上不同海域已发生大量由突发巨浪造成的海洋建筑物和船舶破坏及人员伤亡事件,因此突发巨浪越来越受到关注。由于了解突发巨浪的统计特征具有重要的理论意义和工程实际应用价值,本文应用数值模拟方法对突发巨浪统计特征进行了系统的分析研究,研究成果可以为海洋结构物的设计和突发巨浪的预警预报提供依据。本文先叙述了研究突发巨浪统计特征的背景与意义,介绍了突发巨浪特性及定义、生成机制、出现概率、波要素统计分布的国内外研究情况及中国海域突发巨浪的相关研究,讨论了现有突发巨浪统计研究中存在的不足。之后,介绍了本文使用的波浪模型,并验证了模型的有效性。最后,考虑到海浪谱是描述波动海面的有效方法,而海浪谱有单峰谱、双峰谱、方向谱三种类型,故分别基于JONSWAP谱、Torsethaugen谱、cos2s型方向分布函数的方向谱模拟了大量波浪时间序列,用蒙特卡洛原理确定了获得稳定的波浪统计特征所需的波浪样本量,按照下跨零点法以H>2Hs（H为波高,Hs为有效波高）为突发巨浪的定义对突发巨浪统计特征进行了讨论,得到如下结果:（1）基于JONSWAP谱模拟了长峰线性波浪和二阶波浪,计算了不同谱宽时突发巨浪出现概率并以谱宽参数γ为变量拟合了出现概率的计算公式,观察突发巨浪波形后对波形进行了分类并统计了各波形所占比例,总结了突发巨浪波形的特征和突发巨浪波高-周期联合分布的特征,拟合了突发巨浪波高、周期、波陡、出现时间间隔的分布,发现波高、周期、波陡分布适于用GEV分布描述而出现时间间隔分布与指数分布相符,给出各分布拟合参数以γ为变量的计算公式,讨论了水深和波陡对二阶波浪中突发巨浪出现概率的影响:水深越小、波陡越大,突发巨浪越可能出现。（2）基于Torsethaugen谱,研究了相同有效波高、不同谱峰周期和相同谱峰周期、不同有效波高时,线性波浪和二阶波浪中突发巨浪的出现概率、波要素分布、出现时间间隔分布、波高-周期联合分布,并与单峰谱情况下的模拟结果进行比较,发现双峰谱时突发巨浪出现概率明显小于单峰谱情况,两种情况下均可用GEV分布拟合突发巨浪波高、周期、波陡,用指数分布拟合出现时间间隔,波高-周期联合分布特征相似。（3）基于cos2s型方向函数研究了波浪入射角度、方向分布参数和频谱类型对突发巨浪出现概率的影响,发现入射角度越小、方向分布越窄,则出现概率越大,单峰谱情况时的出现概率大于双峰谱情况。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 毛青
导师: 马玉祥
关键词: 突发巨浪,波浪数值模拟,统计分析,蒙特卡洛原理
来源: 大连理工大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑
专业: 海洋学,水利水电工程
单位: 大连理工大学
分类号: P731.22
DOI: 10.26991/d.cnki.gdllu.2019.000743
总页数: 88
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