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724 2018 年 9 月

式 (4) 中，∆k 是相邻谐波的波数差；N(0, 1) 是正态 以得到基于 PM海浪谱的一维随机表面的起伏高度
分布随机数。 示意图，如图2所示。
为了给出更直观的感受，利用 Monte Carlo 方
从图2中可以看出，同一风速条件下，由于风向
法建立了不同风速下的基于 PM 海浪谱的二维随
夹角的不同，随机起伏海面波浪的变换周期不相同，
机起伏海面模型。图 1 分别给出了风速为 3 m/s 和
海面呈现各向异性。由于相关长度影响着随机起伏
6 m/s 时，基于PM海浪谱的随机起伏海面模型。
表面的周期大小，说明随机起伏海面的风向夹角对
从图 1 可以看出，随着风速的增大，基于 PM海
浪谱的随机起伏海面的波高变大，海面起伏变得更 海面的相关长度有着重要影响，风向角越大，相关长
加剧烈。当风速分别为3 m/s和6 m/s时，分别提取 度越大。当风速变大时，随机起伏海面波浪的峰值
风向夹角为 0 和 90 (顺风和侧风方向) 的数据，可 变大，海面波浪周期也随之变大。
◦
◦
⊲ ⊲
⊲ ⊲
⊲ ⊲
3 ⊲ 3 ⊲
2 1 2 1
z/m -1 0 ⊲ z/m -1 0 (a) 亪仾ᯩੁ ⊲
-2  -2 
-3 ֓⊲ -3 (b) ח仾ᯩੁ ֓⊲
20 20
֓⊲ ֓⊲
10 10
20 ֓⊲ 20 ֓⊲
0 10 0 10
-10 0 ֓⊲ y/m -10 0 ֓⊲
y/m
-10 x/m -10 x/m
-20 -20 ֓⊲ -20 -20 ֓⊲
(a) ᮳ᤴ˞3 m/s (b) ᮳ᤴ˞6 m/s
图 1 不同风速下起伏海面示意图
Fig. 1 Schematic diagram of undulating sea surface at different wind speeds

1.0 U 19.5=3 m/s
U 19.5=6 m/s
0.5
ᰴए/m 0

-0.5
-1.0
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
ᡰሏ/m
(a) ᮋ᮳வՔ
1.0
U 19.5 =3 m/s
U 19.5 =6 m/s
0.5
ᰴए/m 0

-0.5

-1.0
-25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25
ᡰሏ/m
(b) Ο᮳வՔ

图 2 基于 PM 海浪谱的一维随机起伏海面
Fig. 2 One-dimensional random undulating sea surface based on PM wave spectrum