波壓及水粒子速度與波高間轉換函數之研究

Abstract

本研究利用規則波及不規則波實驗探討波壓及水粒子速度與波高的關係。 結果發現二者之線性理論值皆與實驗結果有所差異, 雖經採較高階的非線 性理論來提高計算精度, 但亦無法達到理論值與實驗值相吻合的目的。因 此本文直接由許多不同波浪條件的物理模型試驗, 藉由因次分析進而建立 其與波高間的經驗轉換函數。在中度水深或深水情況下,波壓與波高間的 經驗轉換函數僅與一個由週波率及波壓計設置深度所組合而成的無因次參 數有關, 而波高與水粒子速度間之經驗轉換函數係與一個由週波率、流速 計設置深度、水深所組合而成的無因次參數有關。波壓與波高及水粒子速 度與波高間之經驗轉換函數皆分別與單一方向不規則波之實驗結果、海洋 波浪之實測結果及線性理論值相比較, 結果發現經驗轉換函數可應用於不 規則波之各頻譜成份, 而與線性理論值偏差較大, 顯示在頻譜分析法中, 其頻率成分波可疊加之基本假設成立, 但對各成份波滿足微小振幅波理論 之假設有所存疑。同時, 以示性波法來驗証經驗轉換函數應用於海洋波浪 也得到二者相當吻合之結果, 顯示經驗轉換函數有廣泛的實用性。此外利 用以上進行波之經驗轉換函數來檢驗駐波, 發現波壓與波高間之轉換函數 可運用於駐波, 而水粒子速度與波高間之轉換函數無法直接運用於駐波, 但是其影響參數相同, 亦即經驗式之曲線變化趨勢相同, 僅各項係數稍有 差異。