常见海浪波谱word版本

常见海浪波谱word版本
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。

式中：U为海面上7.5米高处的风速；常数C=3.05m/s2。

2.P-M谱
皮尔逊和莫斯克维奇根据在北大西洋一定点上测得的大量数据，于1964年提出。

适用于充分成长的海浪。

式中：a=0.0081；β=0.74；g为重力加速度；U为离海面19.5m处的风速。

P-M谱为经验谱，依据的资料比较充分，分析方法合理，使用也方便。

目前采用的大多数标准波谱主要是基于P-M谱的形式建立的。

但是它仅包含一个参数U，不足以表征复杂的海浪情况。

3.ITTC谱
国际拖曳水池会议（ITTC，1972）对P-M谱进行了修改，得到ITTC谱。

基于P-M谱有：
由于P-M谱中：
代入后得ITTC 谱：
式中：ζw/3为三一平均波高，不是波幅。

4.双参数海浪谱
1978年第15届ITTC 采用了双参数谱，双参数谱改进了ITTC 谱，对成长中的海浪也适用。

基于ITTC 谱有：
3/410.30638m A /B =
1/4410112 5.127691T m /m /B B /T π===
或
代入后得到双参数海浪谱：
5.ISSC 谱
国际船舶结构会议ISSC1964推荐下列谱公式，且常称之为ISSC 谱。

()24
250.10.1110.110.44s H S f exp T f T f ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎢⎥=- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦
6.JONSWAP 谱
该谱由“北海海浪联合计划”测量分析得到，在60年代末期提出，适合像北海那样风程被限定的海域，有两种表示形式。

a.由风速和风程表示的谱公式：
()()
()
24
2
25 1.25p p exp p g S exp ωωσωζωαωγωω⎡⎤
-⎢⎥
-⎢
⎥⎢⎥⎣⎦
⎧⎫⎛⎫⎪
⎪
=-⎨⎬ ⎪
⎝⎭⎪⎪⎩
⎭
式中：α为无因次常数，可取α=0.0076(gx/U 2)-0.22；
x 为风区长度（风程）；U 为平均风速； ωp 为谱峰频率，可取ωp =22(g/U)(gx/U 2)-0.33 ； γ为谱峰提升因子，平均值为3.3；
σ为峰形参数，当ω≤ωp 时，可取σ=0.07；当ω>ωp 时，取σ=0.09。

b.由波高和波浪周期表示的谱公式：
()()()
2
p
23
0.1591
2
2445p p 1948319.34 3.3W /T exp S T T ωσζζ
ωωω⎡⎤
-⎢⎥-⎢⎥⎢⎥⎣
⎦
⎧⎫
⎪⎪
=-⎨⎬⎪⎪
⎩⎭
式中：T p 为谱峰周期，波谱峰值对应的周期。

7.Bretschneider 谱
布氏于1959年由无因次波高和无因次波长的联合分布函数导出二参数谱，适用于成长阶段或者充分成长的风浪。

后经日本光易恒（Mitsuyasu ）改进如下：
()()1/31/31/31/324
2524
25110.257 1.0311400.51605s H H s H H H S f exp T f T H S exp T T ωωω⎧⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎪⎢⎥
=- ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎪⎣
⎦⎨⎡⎤
⎪⎛⎫⎛⎫⎢⎥
=⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎢⎥⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦⎩
式中：H s 为有效波高，表示波列中波高最大的1/3波浪的平均波高；
T H1/3为有效波周期，表示波列中波高最大的1/3波浪周期的平均值。

8.斯科特谱
斯科特（Scott ，1965）对于充分发展的海浪建议用下列谱公式：
()()()1/2220.2140.0650.26p
s p
S H exp ωωωωω⎡⎤⎛⎫-⎢⎥ ⎪=-⎢⎥
⎪-+⎢⎥⎝⎭⎣⎦
式中：-0.26<ω-ωp <1.65，H s 为有效波高；ωp 为谱峰频率。

此谱和北大西洋以及印度西海岸实测谱符合得很好。

9.六参数谱
奥启和汉伯尔（Ochi ，Hubble ，1976）提出了一个六参数谱公式，它把整个谱分成低频部分和高频部分两个组成部分，每一部分分别用三个参数—有效波高Hs 、谱峰频ωp 和形状参数λ表示。

()()1
442441414144j
j j mj sj j mj j j H S exp λλλωλωωωλω++⎛⎫ ⎪⎡⎤+⎛⎫⎛⎫⎝⎭=-⎢⎥ ⎪⎪Γ⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦
∑ 式中：j=1、2分别表示低频和高频部分。

六参数谱可表达任何发展阶段的风浪谱。

10.Wallops 谱
1981年，美国Huang 等基于理论研究和美国航空航天局wallops 飞行中心风浪流水槽实验资料，提出通用的二参数谱—wallops 谱。

他们认为此谱适用于波浪发展、成熟和衰减各个阶段。

合田把它改进成下列形式，建议用于工程设计（Goda ，1999）：
()()42
11/34-m
m
w p
p m
S f H T
f
exp T f β--⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦
式中：
()()()()()14
1.057
54
1/3p 0.6840.06238m 10.745824110.238 1.5m /w m /H m m T T m β----⎧⎡⎤=-+⎪⎣⎦Γ-⎡⎤⎪⎣⎦⎨
⎪=⎪--⎩
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/U 2和大的γ或m 值相关，而大的无因次风距值gX/U 2导致γ=1或m=5。

在浅水，上述谱中采用m=3或4是合适的。

11.方向谱
长峰不规则波是假定海浪沿单一方向传播的；实际海浪除了沿主方向传播外，还向其他方向扩散，称为短峰不规则波；短峰不规则波可以看成传播方向不同的长峰不规则波叠加而成。

描述海浪沿不同方向组成的波谱，称为方向谱。

()()()S ,S D ,ωθωωθ=
式中：S(ω)为长峰不规则波的海浪谱；θ为组成波与主浪向的夹角。

D(ω,θ)的一般形式为：
()()n n D ,k cos ωθθθπ=，≤
国际船舶结构协会会议（ISSC ）建议用以下两种n 值：
n=2, k 2=2/π; n=4, k 4=8/3π.
12.文圣常谱
由理论推导出，参数容易求得，精确度比P-M 谱高，被列入我国海港工程技术规范，作为规范谱使用。