vânt Calculator online și valuri

Valurile articol și vânt. Calcularea undei am considerat modul în care putem încerca să estimeze viteza pe parcursul perioadei de undă. Și acolo am menționat conceptul de un val complet format (la mare pe deplin dezvoltat) - .. Ie val, care a atins performanțe maxime la un anumit vânt. Un astfel de val este în starea de echilibru de energie - cât de multă energie este raportat la vânt, și la fel de mult este cheltuit.

Trebuie amintit faptul că nu fiecare val ajunge la o astfel de stare, după cum este necesar, astfel încât vântul a suflat în mod constant pe întreaga suprafață, care trece unda de ceva timp. Cu cât mai puternică vânt, este necesar mai mult timp și mai mult distanță pentru formarea unei astfel de val. Dar, cu siguranță, în cazul în care a fost format, acesta va prinde cu viteza de fază a vitezei vântului.

valuri de prognozare statistice

Dezvoltarea teoriei undelor a început cu mult timp în urmă, în secolul al XIX-lea. Dar, înainte de al doilea război mondial, în regia de studiu și de a dezvolta modele pentru a prezice comportamentul valurilor, nu a fost. În timpul și după război a fost recrutat de bază de observație, ceea ce a permis să înceapă dezvoltarea de modele empirice.

Postulatul de bază al metodei de prognoză empirică este afirmația că relația dintre parametrii adimensionali valuri se supună legilor universale (și a tuturor modelelor, în general, încercați să alegeți coeficienții pentru relațiile dintre parametrii, astfel încât acestea sunt suficient de aproape pentru a se conforma parametrilor obținuți ca urmare a unor observații reale ).

Cele mai importante dintre aceste legi este legea de creștere limitată. Română în titlu, eu nu sunt sigur, deoarece informațiile în limba rusă, nu am găsit, așa că am traduce, cred. În original, acest lucru adu-o creștere a legii. Legea prevede că la viteză constantă și direcția vântului pe o distanță fixă ​​(fetch), se poate aștepta ca valurile ajunge la o (stare de preluare, limitat de dezvoltare) starea de echilibru, de lungime dependentă de accelerație. Într-o astfel de situație, înălțimea valurilor va rămâne constantă (într-un sens statistic), cu trecerea timpului, dar va varia de-a lungul a accelerației.

Accelerare - termenul utilizat în literatura rusă. Sub dispersarea medie a vântului lungimea corpului de apă pe care direcția vântului acționează pe suprafața permanentă la mare. Acesta este un termen am găsit accidental în al treilea capitol al cărții K. P. Vasileva, „Ce ar trebui să știe despre vreme hărți navigator și marine,“ aici. Cartea, cu toate acestea, publicarea, astfel încât formula de ea nu a luat 1980.

S-ar părea că, odată cu creșterea în timp și lungimea undei de accelerație anumită viteză a vântului poate crește pe termen nelimitat, dar, în practică, acest lucru nu se întâmplă.

In 1950, cercetatorii au descoperit ca formarea de valuri este cel mai bine descrisă de spectrul de unde (distribuția energiei valurilor în funcție de frecvență) și transferul de energie de la vânt la valul (despre ea un pic acolo, în primul articol). Și, după cum sa menționat mai sus, valul încetează să crească, ajungând la o stare de echilibru, echilibrul energetic, și devine un val complet format (la mare pe deplin dezvoltate).

A fost derivat o relație empirică pentru înălțimea valurilor format complet, care poate servi ca estimarea superioară înălțimii valurilor de delimitare pentru fiecare viteza vântului.

în cazul în care, - înălțimea valurilor formate complet
- coeficientul adimensional de aproximativ 0,27
- viteza vântului
- accelerația gravitațională.

Apoi, totul doar complicat. o gamă largă de măsurători au fost colectate, în special în cadrul proiectului privind studiul Nord-Atlantic JONSWAP (Wave Proiectul Comun Marea Nordului). Pentru a înlocui modelele din prima generație de predicție val a venit a doua generație a modelului, folosind spectrul de energie. La începutul anilor 1980 au existat modelul val de a treia generație (3G). De fapt, modelele de afaceri a patra generație nu a fost încă atins, dar modelul a treia generație de cel mai frecvent utilizat este modelul WAM (Hasselmann, S. et al WAMDI Group, Modelul WAM -. Un val ocean model de predicție a treia generație, J. Phys Oceanogr .. 18, 1775-1810, 1988.)

Desigur, dezavantajele încă mai este, de exemplu, aceste modele nu pot prezice val într-un vânt care se schimbă rapid, dar se crede că modelele treia generație oferă, în general, previziuni destul de bună pentru o gamă largă de situații meteorologice, și se recomandă să fie utilizate pentru a evalua comportamentul undelor de proiectare și planificarea, în același timp, în cazul în care este posibil, datele trebuie să fie verificate cu datele de măsurători reale.

Există trei situații în care un prognostic simplificat va oferi o evaluare destul de exactă.

1. Suflă vântul într-o direcție constantă pe o anumită distanță și nu este limitată la timpul (timp suficient) - atunci valul de creștere este determinată și de lungime limitată de accelerare (fetch limitat).
2. Eoliene crește foarte rapid într-o perioadă scurtă de timp și nu este limitată la distanță (suficient) - se determină apoi valul de creștere și timpul scurs limitat (durata limitat). In natura, acest lucru se întâmplă foarte rar.
3. Suflă vântul într-o direcție constantă pe o distanță suficientă și într-un timp suficient pentru a val în condițiile date complet formate (val complet dezvoltat). Rețineți că, chiar și în valurile oceanului deschise rareori ajung la valorile limită la viteze ale vântului de peste 50 de noduri.

Empiric, au fost obținute următoarele relații pentru cazul în care creșterea este limitată lungime de undă de accelerare.

Timpul necesar sub acțiunea valurilor, viteza vântului la o distanță pentru a atinge maximul posibil pentru o anumită gamă de valori de înălțime:

Legătura dintre înălțimea semnificativă a valurilor și distanța:

Relația dintre perioada de undă și lungimea:

Coeficientul de tragere:

Pentru toate val:

De asemenea, trecerea de la o durată de acțiune utilă vântului la lungimea accelerației (de ex., E. Impactul vântului de ceva timp, puteți înlocui vântul la o distanță)

unde
- Viteza vântului la o înălțime de 10 metri
- Rata de frecare.

Astfel, în cazul în care este cunoscută și durata acțiunii și durata de accelerare a vântului, este necesar să se aleagă valoarea cea mai restrictivă. În cazul în care înălțimea generație val limitează timpul necesar să-l înlocuiască cu o distanță echivalentă și se calculează înălțimea valurilor pe ea.

Pentru cazul ecuațiilor de apă de mică adâncime rămân valabile, cu excepția unor restricții suplimentare, în care perioada de undă nu poate depăși relația:
,
unde d - adâncimea.

Apoi, ordinea înălțimii prognozarea valurilor pentru ape puțin adânci, după cum urmează:

1. Perioada de undă Prețul pentru o viteză a vântului și distanța dată utilizând formula convențională.
2. În cazul apelor de mică adâncime, pentru a verifica condițiile perioadei și adâncimea. Dacă depășiți valoarea limită pentru a lua.
3. În cazul în care valoarea limită a perioadei de undă pentru a găsi distanța corespunzătoare pentru a genera valuri cu o astfel de perioadă.
4. Se calculează înălțimea, în conformitate cu valoarea distanței.
5. Dacă înălțimea valurilor depășește 0,6 valoare de profunzime, limita înălțimea adâncimea de 0,6.

Și, în sfârșit, câteva puncte importante.

Acestea sunt formule empirice pentru predicția statistică a înălțimii valurilor, astfel încât înălțimea în aceste formule nu este altul decât înălțimea semnificativă a valului (înălțimea semnificativă a valului), măsurat la dispersia spectrul de undă este după cum urmează :.
Aceasta este o definiție mai modernă a înălțimii semnificative a valului și prima definiție care a fost dat lui Walter Munk în timpul al doilea război mondial, a fost: „Înălțimea medie a unei treimi din cele mai mari valuri.“ Sa presupus că se exprimă matematic estima înălțimea valurilor care oferă, de obicei un „observator instruit“. Diferența dintre aceste două definiții ale câteva procente, mai mult, de obicei, notate definiția veche.

Astfel, estimăm înălțimea valurilor semnificative pentru condițiile date, este necesar să se realizeze că cele mai multe valuri (aproximativ 2/3) va fi mai mic decât această înălțime, dar pot fi întâlnite și valuri care depășesc această înălțime. Se crede că distribuția statistică a înălțimii valurilor este bine aproximată printr-o distribuție Rayleigh, așa că, dacă presupunem că estimarea noastră înălțimea de 10 de metri, se poate aștepta ca 1 din 10 valuri vor fi mai mult de 10,7 metri, 1 din 100 valuri vor fi mai mult de 15.1 metri, 1 în 1000 vor fi mai multe valuri de 18,6 metri. Citește mai mult.

În realitate, datorită condițiilor în continuă schimbare, este în exces de aproape două ori, desigur, o raritate, dar uneori este - a se vedea valurile ucigașe.