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,第三章海浪计算方法,1风浪成长的经验公式,0.275,0.378,0.414,3.07,1998,Babaninetal.,0.30,0.305,0.436,2.04,1990,Evansetal.,0.24,0.535,0.396,3.74,1989,Dobsonetal.,0.23,0.493,0.38,3.67,1985,Donelanetal.,1/3,0.286,1/2,2.40,1981,Kahma,0.28,0.36,0.412,2.64,1980,Davidan,0.33,0.26,1/2,1.60,1973,Hasselmannetal.,0.33,0.32,0.504,2.15,1971,Mitsuyasuetal.,Year,Authors,1风浪成长的经验公式,3/2指数律(Toba,1972),其中,(Datafrompublishedliterature),(Kawaietal.,1977),(Johnsonetal.,JPO,1998),2海浪数值计算,海浪谱传输方程:,-二维海浪谱,-群速度,-波向空间的群速度,有限深水的弥散关系为：,其中,2海浪数值计算,源函数:,风能输入,白冠耗散,底摩擦,深度诱导破碎,四波相互作用,三波相互作用,海浪在瞬变的流场和具有变化水位的海域传播:,2海浪数值计算,其中,-辐射应力张量,存在流场时的弥散关系为：,2海浪数值计算,波作用量谱传输方程:,-波作用量,-频率空间的群速度,通过辐射应力考虑波浪作用的近岸流场和水位的动力学方程：,2海浪数值计算,辐射应力项的表达式：,其中,风能输入源函数,（Snyder,1981）,风能对海浪能量输入的全球分布,mWm-2,(Wang&Huang,JPO,2004),全球海洋能量平衡示意图,Unit:1012Watt(TW),白冠耗散源函数,Komenetal（1984）提出白冠耗散模型：,其中,四波相互作用源函数,发生非线性波-波相互作用的条件:,-耦合强度系数,-Boltzmann积分,四波相互作用在形成海浪谱形中的作用,(Hasselmanetal.,1973),Hasselmann等（1996）发展了一个近似算法（DIA），,四波相互作用源函数DIA算法,对于有限水深情形有经验公式：,其中,深水情形不能发生三波相互作用,如果可以发生则应满足:,弥散关系的形式决定3波共振非线性波-波相互作用不能发生。,深水风浪源函数的能量平衡,(Komenetal.,1994),底摩擦耗散源函数,JONSWAP计划确定的经验常数（Hasselmannetal，1973）,-Collins（1972）,-Madsenetal.(1988)的涡粘模型,分代的依据是对4波非线性波-波相互作用的处理。1stgen.:不考虑Snl的作用或作用不显著.2ndgen.:Snl在第二代模式中相对重要，但在计算时需要预先指定谱的形式。3rdgen.:Snl起重要作用，且对谱形不加限制，直接由谱传输方程数值地求解出谱值。,WAveModel(WAM)(WAMDIGroup,JPO,1988)SimulationWAveNearshore(SWAN)(Booijetal.,JGR,1999)Website:http:/fluidmechanics.tudelft.nl/swan/WAVEWATCH(Tolman,JPO,1991)Website:http:/polar.ncep.noaa.gov/waves/wavewatch/,海浪数值模式的分代及典型的第三代海浪模式,方向分辨率通常为或，即24或12个方位角。,第三代海浪模式的参数设置,频段的确定:,初始条件的确定:,（1）由风场根据适当的海浪频谱和方向分布函数确定初始谱密度。（2）设初始值为零，由风场驱动海浪模式若干时间后形成的浪场作为初始场。（3）由海浪观测资料根据同化方法确定初始场。,边界条件的设置:,大多数第三代海浪模式均假定计算区域外的空间格点为陆地点。为消除此种边界条件设置带来的计算误差，可采用两种处理方法:（1）尽可能地扩大计算区域，使得边界远离所关心的计算区域。（2）采用嵌套的方式，但应注意谱在时空上的插值问题。,
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