第5章 波浪.ppt

第5章波浪
波浪概述
小振幅波
有限振幅波
风浪和涌浪
浅水区波浪
海洋内波
开尔文波和罗斯贝波
海啸
中国近海波浪特征
波浪是海水运动形式之一,其显著的特征是周期性和随机性。
波浪概述
此外,海底火山、地震、气压变化、天体引潮力等也会产生波浪。
海面的波浪以风所产生的风浪及其演变而成的涌浪最为常见,两者合称为海浪。
海洋中波浪的周期和波长分布范围很大。
波浪概述
波峰、波谷
波高(H)、波长(l)、周期(T)
波速(c)、波幅(a) 、波陡(H/l)
波数(k)、圆频率(s)
波峰线、波向线
规则波浪诸要素
波浪概述
波峰线和波向线
波浪概述
波浪要素表示法
平均波高
N为在固定点连续观测到的波高总数。
1/p大波平均波高
p为在固定点连续观测到的N个
波高中前N/p个大波波高,以H1/p表示。当p=3时,H1/3称为1/3大波平均波高(有效波高);当p=10时,称为1/10大波平均波高(显著波高)。其余依次类推。
平均周期
N为在固定点连续观测到的周期总数。
1/p平均周期
N、p同上。当p=3时称为有效周期T1/3;
当p=10时称为1/10平均周期。依次类推。通常有T1/3= ,T1/10=,T1/10=。
按成因:风浪、涌浪、近岸浪、潮波、风暴潮及海啸等;
按周期:毛细波(<1s)、重力波(1~30s)、超重力波(数分钟~数小时)、潮波(12~24小时)和长周期波(数天);
按波形:前进波和驻波;
按水深与波长之比:深水波(h≥l/2)、过渡波(l/20<h<l/2)及浅水波( h≤l/20);
按作用力性质:自由波(如涌浪、海啸)和强迫波(如风浪、潮波)
按发生深度:表面波和内波;
按振幅与波长之比:小振幅波(或线性波)和有限振幅波。
波浪分类
波浪概述
,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。
波浪概述
波浪概述
是指波动振幅相对于波长为无限小(a/l→0),重力为其唯一外力的海面规则波动,具有正弦波形。
理论上,可根据海水连续方程、运动方程和初边界条件,在一定假定条件下求解其运动规律。
定义
小振幅波
在右手直角坐标系中,二维小振幅重力波波面方程为 z = a sin(kx-st),式中z为t时刻位于坐标x处的水面相对于平均静止水面的位移,a为振幅,kx-st为幅角,k和s分别为波数和圆频率,且k=2p/l,s=2p/T。
当水深为h时,可证明 s2= kg tanh(kh),上式称为频散关系。其中g为重力加速度。
小振幅波
波面方程