Hilbert变换和线性m.s.估计的正交原理在海洋工程地点年极值波高序列估计中的应用

发布时间：2020-06-03 15:13

【摘要】： 本论文内容分为四章。第一章论述海洋工程地点年极值波高序列估计的重要意义和此课题研究的历史、现状和存在的问题以及解决这些问题的可能途径(包括利用海洋浮标和人造卫星波高测量数据的可能性)，并回顾Hilbert变换技术和随机过程线性均方估计的正交原理这两个有力的数学工具在海浪随机数据分析处理中的应用。第二章介绍Hilbert变换和随机过程线性均方估计正交原理的基本概念和有关的基本定理，并例举它们在海浪研究中的具体应用，尤其在由海浪记录测量海浪局部振幅、相位、频率、周期、波面速度和波面加速度中的应用。第三章是本论文的中心内容——报告本人在导师指导下提出的一种用附近常规海洋水文站长期观测的海浪观测数据估计工程地点年极值波高序列的较精确的方法，此方法建立在Hilbert变换技术和随机过程线性均方估计的正交原理相结合的基础上。本文首先作出各站点的波面高度记录序列的包络(利用Hilbert变换技术)，然后利用各站点包络的相关性得到波高估计的估计系数。这相对现存方法(一般用最小二乘法)利用离散的波高数据得到估计系数是很大的改善。故与现存方法相比较有如下优点：(1)理论根据较充分，从而其估计结果在理论上是较可信的；(2)可充分利用连续海浪波面记录提供的信息来有效减少估计误差；(3)便于用多个附近常规海洋水文站的波浪数据来估计工程地点的年极值波高序列，以减少估计的误差和偶然性；此优点对我国的具体情况来说尤为突出，因为我国沿海的常规海洋水文站相当密集。本章还在估计均方误差分析的基础上，提出一个将上述估计方法付诸实施的具体方案，并对此方案的可行性进行了分析和论述。本文提出的海洋工程地点年极值波高序列估计方法虽有较充分的理论根据，但其应用价值要靠海上现场实验来检验。由于专门进行这样的海上实验不仅需要较长的时间而且花费昂贵，故只能代之以实验室的模拟实验。本文第四章报告实验室模拟实验及其检验结果。实验是在中国海洋大学物理海洋实验室大型风浪水槽进行的。该水槽60m长，1.5m宽，1.5m高.检验时的水深为0.75m。用带有三个探头的测波仪同步测量水槽中三个点的波面位移;这三个点距水槽出风口分别为16，25和34m远。它们依次称为站点1、站点2和站点O。模拟实验的基本思路是:沿水槽在三个点同步测得风浪的波面记录，用其中两个记录按文中提出的和现有常用的两种方法，估计另一点的特征波高，然后再与这一点的实测特征波高作比较(给出相对误差)。模拟验证结果表明，与现有常用方法相比，本文提出的方法可在相当程度上减少估计误差。由于模拟实验的条件比海上现场实验的条件简单得多，，故模拟实验检验结果并不能完全代表海上现场实验结果，本文认为海上现场实验检验仍是必要的。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P751

【引证文献】