Înălțimea valurilor - Wave height

Caracteristicile valurilor

În dinamica fluidelor , înălțimea undei unei unde de suprafață este diferența dintre înălțimile unei creaste și ale unei jgheaburi învecinate . Înălțimea valurilor este un termen folosit de marinari , precum și în ingineria costieră , oceanică și navală .

Pe mare, termenul înălțime semnificativă a valurilor este folosit ca mijloc de a introduce o statistică bine definită și standardizată pentru a indica înălțimea caracteristică a valurilor aleatorii într-o stare de mare . Este definit în așa fel încât să corespundă mai mult sau mai puțin cu ceea ce observă un navigator atunci când estimează vizual înălțimea medie a valului.

Definiții

În funcție de context, înălțimea valurilor poate fi definită în diferite moduri:

• Pentru o undă sinusoidală , înălțimea undei H este de două ori amplitudinea :

${\ displaystyle H = 2a. \,}$

• Pentru o undă periodică , este pur și simplu diferența dintre maximul și minimul cotei de suprafață z  =  η ( x  -  c _p  t ):

${\ displaystyle H = \ max \ left \ {\ eta (x \, - \, c_ {p} \, t) \ right \} - \ min \ left \ {\ eta (x-c_ {p} \, t) \ dreapta \}, \,}$

cu c _p vitezei de fază (sau viteza de propagare) a undei. Unda sinusoidală este un caz specific al unei unde periodice.

• În valurile aleatorii pe mare, când înălțimile suprafeței sunt măsurate cu o geamandură de undă, înălțimea de undă individuală H _m a fiecărei unde individuale - cu o etichetă întreagă m , care variază de la 1 la N , pentru a-și indica poziția într-o succesiune de unde N —Este diferența de altitudine dintre o creastă de undă și un jgheab în acea undă. Pentru ca acest lucru să fie posibil, este necesar să împărțiți mai întâi seria temporală măsurată a elevației suprafeței în unde individuale. În mod obișnuit, o undă individuală este notată ca intervalul de timp dintre două treceri succesive descendente prin elevația medie a suprafeței (ar putea fi folosite și traversări ascendente). Apoi, înălțimea de undă individuală a fiecărei unde este din nou diferența dintre cota maximă și cea minimă în intervalul de timp al undei luate în considerare.
• Înălțimea semnificativă a undei H _1/3 sau H _s sau H _sig , determinată direct din seria temporală a elevației suprafeței, este definită ca înălțimea medie a acelei treimi din N undele măsurate având cele mai mari înălțimi:

${\ displaystyle H_ {1/3} = {\ frac {1} {{\ frac {1} {3}} \, N}} \, \ sum _ {m = 1} ^ {{\ frac {1} {3}} \, N} \, H_ {m}}$

unde H _m reprezintă înălțimile individuale val, sortate în ordinea descrescătoare înălțime m crește de la 1 la N . Se folosește doar cea mai mare treime, deoarece acest lucru corespunde cel mai bine cu observațiile vizuale ale navigatorilor experimentați, a căror viziune se concentrează aparent pe valurile superioare.

• Înălțimea de undă semnificativă H _m0 , definită în domeniul frecvenței , este utilizată atât pentru spectrele de variație de undă măsurate, cât și pentru cele prognozate . Cel mai ușor, este definit în termeni de varianță m ₀ sau deviație standard σ _η a cotei de suprafață:

${\ displaystyle H_ {m_ {0}} = 4 {\ sqrt {m_ {0}}} = 4 \ sigma _ {\ eta}, \,}$

unde m ₀ , momentul zero al spectrului de varianță, se obține prin integrarea spectrului de varianță. În cazul unei măsurători, abaterea standard σ _η este cea mai ușoară și mai precisă statistică care trebuie utilizată.

• O altă statistică a înălțimii valurilor în utilizarea obișnuită este înălțimea valului rădăcină-medie-pătrat (sau RMS) H _rms , definită ca:

${\ displaystyle H _ {\ text {rms}} = {\ sqrt {{\ frac {1} {N}} \ sum _ {m = 1} ^ {N} H_ {m} ^ {2}}}, \ ,}$

cu H _m denotând din nou înălțimile de undă individuale într-o anumită serie de timp .

Vezi si

• Statul mării
• Înălțimea valului semnificativă
• Val de vânt

Note

Referințe