非定常风作用下极端波浪统计特性初探

作者：张子檀; 徐文涛; 唐天宁; 郑小波; 曲文海; 章丽骏; 李晔^*

来源：中国科学:物理学 力学 天文学 , 2021, 51(08): 68-77.

• 极端波浪
• Benjamin-Feir不稳定性
• 风浪实验
• 统计特性
• 谱分析

为探究风对极端波浪产生的影响,基于波浪的Benjamin-Feir不稳定性,在二维海洋工程水池中开展实验,对非定常风作用下具有随机相位的波场进行了长时间的模拟.本文通过对波浪有效波高、峰度及偏度的统计,分析了风对波浪演化过程中统计特征的影响,并进一步研究了波浪能量谱对风的响应.实验结果表明,具有较大Benjamin-Feir指数的波浪,在非定常风作用下常伴有破碎现象,导致波浪有效波高显著下降,峰度则呈现增大趋势.通过对波浪能量谱的分析得到,波浪破碎导致能量谱峰值的下降,波浪从风中所获得的能量主要集中在波浪的高频部分.本研究旨在通过对极端波浪的统计学研究,为海上浮式结构物的设计、建造及极端波浪的预报提供依据,降低极端波浪所造成的危害.

• 单位
  上海交通大学; 海洋工程国家重点实验室