波浪方向浮标发展概况及方向能谱的计算模式
海浪谱公式总结
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6.JONSWAP谱
b.由波高和波浪周期表示的谱公式
S
319.34
2 W /3
Tp45
1948
Tp 4
3.3e
xp
0.159Tp
2 2
12
式中：Tp为谱峰周期，波谱峰值对应的周期。
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m0
S
d
0
0
A
5
exp
B
4
d
A 4B
因 W /3
4
m0
1/ 2
m0
2 W /3 16
所以：B
4A
2 W /3
由于P M谱中A 0.0081g 2
0.78,
B
4A
2 W /3
3.12
2
4
W /3
代入后得ITTC谱：
S
0.78
5
exp
3.12
2
4
W /3
式中：ζw/3为三一平均波高（不是波幅）。 金品质•高追求 我们让你更放心！
TH 1/ 3 1 0.238 m 1.5
0.684
m，βw为两个参数，改变m即可改变谱的宽窄形状，βw用于调整 谱面积，使之等于波浪总能量。
形状参数m和JONSWAP谱中的γ一样，其选用依靠工程师的经验
和判断。一般小的无因次风距gX/U2和大的γ或m值相关，而大的无因
次风距值gX/U2导致γ=1或m=5。在浅水，上述谱中采用m=3或4是合
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1.Neumann谱
由半经验的方法，假定海浪的某些外观特征反映其内部结构，由 观测到的波高和周期间的关系推导出来。于50年代首先提出。
海洋要素计算与预报(海浪3)
4
( 0 )2 exp 2 2 2 0
0.076~ x 0.22
~ x gx / U 2 ~ U / g
0 0
JONSWAP谱相对于风区的成长
文氏谱（1994）
~ 无因次化
0
j 1
S ( )0 ~ ~ S ( ) m0
H1/10 1 N10
H ,
i i 1
N10
T1/10
1 N10
T ,
i i 1
N10
N10 N / 10
H1/100
1 N100
N100 i 1
H ,
i
T1/100
1 N100
N100 i 1
T ,
i
N100 N / 100
H1% H i ,
H 4% H i ,
1 H F ( H ) exp
其中
2.126, 8.42
假定波动能量集中于谱重心频率附近（Longuet-Higgins,1975） ：
S ( )d
0
S ( )d
0
m1 m0
(t ) Re an expi(n t n )
n
(t ) Re ei exp(i t )
ei an exp{ i[(n )t n ]}
1
12 22 32 42 f (1 , 2 , 3 , 4 ) exp exp 2 (2 ) 0 2 2 0 22
其中
r
0
船舶操纵运动波浪力计算
船舶操纵运动波浪力计算2.1 不规则波入射力计算模型依据概率统计理论，不规则波的波面可以看作是由一系列具有不同的频率、波数、波幅、传播方向以及随机分布初相位角的规则波叠加而成。
在实际应用中寻求海浪的统计特性，通常采用“波能谱”的概念来描述海浪。
海浪形成的过程是风把能量传递给水的过程。
这一过程大致可分为两个阶段，第一阶段为波浪生长阶段，当风最初作用于海面上时，海面开始出现较小的波，随着时间的增长，风不断地把能量传递给水，波浪越来越大，显然这一阶段海浪是比较复杂，其统计特性随时间不断变化，这一阶段的海浪描述描述相当复杂。
但是，当波浪渐趋稳定时，波的能量达到一定值，其统计特征基本上不随时间变化，为了这一阶段海浪的数学描述，应用波谱密度函数，从大量观察分析结果表明海浪以及船舶在波浪中的运动等均属于狭带谱的正态随机过程，因此基于以下假设：1．波浪为弱平稳的、各态历经的、均值为零的正态(高斯)随机过程。
2．波谱的密度函数为窄带。
3．波峰(最大值)为统计上独立的。
由波的方向性谱密度，不规则波的波面可用下列随机积分表示来描述：⎰⎰-∞+-+=220),(2)],()sin cos (cos[),,(ππςθωθωθωεωθηθξηξςd d S t k t （2-1）其中，),(θωςS 为波谱密度函数，表示了不规则波浪中各种频率波的能量在总能量中所占的份量。
仅考虑波沿主浪向运动的情况，并将式（2-1）转化为随船坐标系下表示为：⎰∞+--=0)(2)]()sin cos (cos[),,(ωωωεωμμςςd S t y x k t y x e （2-2）为了方便计算，将波能谱密度函数进行离散，用求和形式代替上式的积分如下：∑=+--∆=ni i ei i i t y x k S t y x 1])sin cos (cos[)(2),,(εωμμωωςς （2-3）其中，相位角i ε可视为均匀分布在（0，2π）区间内的随机变量。
海洋波浪谱模式(SOWM)资料的估价及应用
海洋波浪谱模式(SOWM)资料的估价及应用
阎俊岳
【期刊名称】《气象科技》
【年(卷),期】1990(000)004
【摘要】长期以来,洋面上气象资料主要来源于船舶及浮标观测.船舶观测资料年代长、数量大,但不定点、不连续,部分要素是用目测,夜间测量受到限制.浮标站、定点船观测所得的资料质量较高,但因数量太少,难以满足海洋气候分析、天气预报及工程设计的需要.近二十年来,许多国家相继研制了
【总页数】6页(P18-23)
【作者】阎俊岳
【作者单位】北京气象中心资料室
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.实际海域波浪方向谱的研究:第二篇报告;由浮式海洋平台"POSEIDON"号的摇摆[J], 李俊兴
2.利用SWAN波浪模式研究北部湾海域台风浪场的波浪方向谱特征 [J], 周良明;王爱方;王智峰;郭佩芳;高劲松
3.波浪荷载作用下海洋土的液化势估价 [J], 邓斌;李江
4.基于海洋结构谱响应波浪载荷参数识别 [J], 李少华;聂雪媛;时忠民;刘玉军;龙述尧
5.希尔伯特谱白化方法在海洋地震资料高分辨率处理中的应用 [J], 颜中辉;方刚;徐华宁;刘俊;施剑;潘军;王建强
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第5章 波浪
1 T N
p H 1p N
N/ p
T N为在固定点连续观测到的周期总数。
i 1 i
N
1/p平均周期
p T1 p N
N/ p i 1
T N、p同上。当p=3时称为有效周期T1/3；
i
当p=10时称为1/10平均周期。依次类推。通常有T1/3= 1.15平均 周期，T1/10=1.31平均周期，T1/10=1.14T1/3。
1 2kh 得到 cg c1 sinh2kh 2
波群传播速度
对于深水波，2kh/sinh2kh=0，cg=c/2 对于浅水波，2kh/sinh2kh≈1，cg=c
小振幅波
由船只行进所产生的波浪—— 船波，便具有波群的特性。
有限振幅波
水面变动h [cm/s]
有限振幅波概念
小振幅波
波群由两列振幅相等，波 长和周期相近，传播方向相 同的正弦波叠加而成。 z1=a sin(kx-st) z2=a sin(k’x-s’t) 波群的波面方程：z=2a cos[(k-k’)x/2-(s-s’)t/2]∙sin[(k+k’)x/2-(s+s’)t/2] 合成波速 c 合成振幅 a c=(s+s’)/(k+k’) 合成振幅变化范围 2a 合成振幅变化速度(s-s’)/(k-k’)=ds/dk=cg 利用波动频散关系s2 = kg tanh(kh)
波浪概述
当波长小于1.74cm时，表面张力效应较为重要，这种涟漪小波(表面张 力波)具有圆形波峰以及V型波谷。 当波长较长时，重力效应就变得比较重要，此时波形和正弦曲线非常 相近，这是重力波的特性。 当波浪能量不断增加，重力波的波形便会渐渐改变为波峰变尖而波谷 则变圆的形状，当波陡达到1/7或以上时波形就无法支撑而发生碎波。
波浪能行业市场现状及发展方向分析
波浪能行业市场现状及发展方向分析一、波浪能行业概况波浪能是海水在吸收太阳辐射之后，温暖的地表海水与深海海水之间形成温差，造成海水的流动。
又由于风吹过海洋时产生风波，风能以自然储存于水中的方式进行能量转移，因此波浪能也可以说是太阳能的另一种浓缩形态。
二、全球海洋能发电装机容量目前，研究开发绿色清洁的可再生能源已成为世界各国的能源发展战略和技术方向。
据统计，截至到2018年全球海洋能发电累计装机容量为532MW，同比增长6.4%。
三、波浪能技术及专利情况分析在波浪能发电全球专利申请中，技术F03B（液力机械或液力发动机）占绝大部分，为39.7%，是主要技术；次之是H02K（电机）、F03D（风力发电机）、H02J（装置或系统）、B63B（船用设备）、E02B（水利工程），占比均在3.4%～4.2%之间。
此外，研发还涉及F03G（发动机）、H02N（新型电机）、H02P（系统控制与调节）、C02F（污水处理）等方面的技术。
从全球专利申请排名前10位地区来看，我国在各项技术的布局均走在前列，前5项技术（即F03B、H02K、F03D、H02J及H02J）尤甚，各项布局数量比其他9个国家(地区)或机构的总和还多。
美、韩、日、德等国重点布局F03B技术，其他技术均有所涉及，而德国在H02P 技术出现空白；英、俄及中国台湾地区在F03B技术略为弱些，虽也有涉及其他技术，但都存在不同程度的技术空白。
其中，俄罗斯和中国台湾空白技术多至两到三方面。
从国内专利情况来看，据统计，2019年中国波浪能技术公开专利量为549件，2019年中国波浪能申请专利量为455件。
在专利申请人申请量排名中，浙江海洋大学的表现最为突出，共申请专利108件，大连理工大学排名第二，共申请专利107件，哈尔滨工程大学排名第三，共申请专利99件。
四、中国波浪能发电主要技术分类及发展路线波浪能发电技术最早的发明专利是1985年由湖南长沙的陈家山申请的CN85100366A专利，同时这也是我国最早开展的振荡浮子式技术研究；此后，外国公司很快到我国进行相关专利布局，1987年日本株式会社的空气轮机专利CN85108806A在我国公开，带动了我国振荡水柱式技术研究。
海浪谱
描述海浪内部能量相对于频率和方向的分布。
为研究海浪的重要概念。
通常假定海浪由许多随机的正弧波叠加而成。
不同频率的组成波具有不同的振幅，从而具有不同的能量。
设有圆频率ω的函数S（ω），在ω至(ω＋ω)的间隔内,海浪各组成波的能量与S(ω)ω成比例,则S(ω)表示这些组成波的能量大小，它代表能量对频率的分布,故称为海浪的频谱或能谱。
同样,设有一个包含组成波的圆频率ω和波向θ的函数S(ω,θ)，且在ω至(ω＋ω)和θ至(θ＋ω)的间隔内，各组成波的能量和S(ω,θ)ωθ成比例，则S(ω,θ)代表能量对ω和θ的分布，称为海浪的方向谱。
将组成波的圆频率换为波数，可得到波数谱；将ω换为2π（频率为周期的倒），得到以表示的频谱S()数。
以上各种谱统称为海浪谱。
海浪谱不仅表明海浪内部由哪些组成波构成，还能给出海浪的外部特征。
比如，理论上可由谱计算各种特征波高和平均周期，利用这些特征量连同波高与周期的概率密度分布，可推算海浪外观上由哪些高低长短不同的波所构成。
若已知海浪的谱，海浪的内外结构都可得到描述，因此谱是非常有用的概念。
事实上，海浪的研究（包括许多应用问题），大多和谱有关。
频谱在海浪谱中,风浪频谱得到最广泛的研究,因为它的应用最广，也最易于得到。
但尚无基于严格理论的风浪频谱。
已提出的经验的或半经验的频谱很多，大多数用[245-1]的乘积来表达。
通常p为5～7，q为2～4,在正量A和B之内。
除了数值常数外，还包含风要素（如风速、风时和风区）或浪要素（如特征波高和周期）作为参量，故谱的形状随风的状态或对应的浪的状态而变化。
上述两项的乘积代表的谱，在ω=0处为0，在0附近的值很小，ω增加时，它骤然增大至一个峰值，然后随频率的增大而迅速减小,在ω→∞ 时趋于0。
这表明谱的频率范围在理论上虽为0～∞,但其显著部分却集中在谱峰附近。
海面上存在的许多波，其显著部分的周期范围很小,恰和理论结果相对应。
随着风速的增大,谱曲线下面的面积（从而风浪的总能量或波高）增大，峰沿低频率方向推移，表明风浪显著部分的周期增大。
QF207浮标的海浪要素计算探讨
QF207浮标的海浪要素计算探讨卢小鹏;吕翠兰;王薇;沈光【摘要】文章主要从目前已有的一些计算海浪要素的半理论半经验的公式出发,结合QF207的部分实测资料进行比较,寻找一种适合计算QF207风浪特征的计算公式.【期刊名称】《海洋开发与管理》【年(卷),期】2013(000)002【总页数】4页(P56-58,71)【关键词】QF207浮标;海浪;计算方法【作者】卢小鹏;吕翠兰;王薇;沈光【作者单位】宁波市海洋与渔业局宁波315012【正文语种】中文海浪是一个非常复杂的物理现象，到目前为止，人们对它的认识还不是非常清楚。
虽然，大家都知道，风吹过海面就会形成波浪，但实际上，我们在海洋上遇到的通常是不同来源地波系叠加起来的混合浪。
当风浪和涌浪在浅海传播时，由于地形的影响，在海岸和岛屿附近还常出现折射、绕射、反射、卷倒等现象，同时其在传播过程中其波向、波速、波形以及其他性质也都在不断发生变化。
海浪也是一种具有巨大能量的自然现象，蕴藏着大量的可再生动力能源，现在也有人提出运用海浪能进行发电。
但是海浪也给人们的生产生活、海洋工程等带来很多不利因素。
因此，我们需要对海浪特征充分地了解，才能正确地利用它，又能减少它带来的不良后果。
海上的实测风浪资料是非常宝贵的资源，本文选择浮标QF207作为分析的对象，该浮标位于东海外部，29.5°N、124.0°E，其所在海域水深大约为60～70m，周边开阔，无岛屿阻挡，能很好地代表东海海域的风浪。
该浮标于2009年12月由东海技术中心负责安放投入使用，其风浪要素分别为美国公司的测风仪和山东省科学院海洋仪器研究所的测浪仪获取。
本文以其获取的重大天气系统影响期间的实测风、浪要素进行分析，期望从中总结一些规律，为今后的风浪预报提供一些借鉴。
3.1 风浪要素计算理论风浪的形成源于风-水间相互作用，通过风与水界面进行动量、能量和其他物理量的交换。
风浪的成长和消衰取决于能量的输入和消耗，当波面上的压力不对称导致风浪的能量输入大于水体由于摩擦消耗的能量时，决定了风浪的不断发展；当能量输入等于能量消耗时，风浪不再发展，趋于稳定；当能量的输入小于波能消耗时，风浪将不断减弱，并趋于消亡。