AΝΕΜΟΓΕΝΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ

Σχετικά έγγραφα
Ανεμογενείς Κυματισμοί

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

Διάλεξη 11 η. Πρόγνωση κυματισμών, κλιματική αλλαγή

Ανεμογενείς Κυματισμοί

7.1.3 Θαλάσσιοι Κυματισμοί (β)

Πραγματικοί κυματισμοί

Βοηθητικά για το θέμα 2016

Ακτομηχανική & Παράκτια Έργα 2/23/2012

Θεοφάνης Καραμπάς. Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών

ΕΘΝΙΚΟ ΣΤΡΑΤΗΓΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ ΑΝΑΦΟΡΑΣ ΕΣΠΑ Διμερής Ε&Τ Συνεργασία Ελλάδας-Κίνας ΕΡΕΥΝΗΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ SEAWIND

Εξισώσεις Κίνησης (Equations of Motion)

ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΚΙΝΗΣΗΣ (Equations of Motion)

Μετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Δυνάμεις που καθορίζουν την κίνηση των αέριων μαζών

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ E ΕΞΑΜΗΝΟ

ΑΙΟΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΑΠΕ

ΣΕΜΦΕ ΕΜΠ Φυσική ΙΙΙ (Κυματική) Διαγώνισμα επί πτυχίω εξέτασης 02/06/2017 1

ΑΚΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΕΡΓΑ

Γεωστροφική Εξίσωση. Στην εξίσωση κίνησης θεωρούμε την απλούστερη λύση της. Έστω ότι το ρευστό βρίσκεται σε ακινησία. Και παραμένει σε ακινησία

β. Το πλάτος της σύνθετης ταλάντωσης είναι : Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν φ) (φ = π rad) Α = (Α 1 ² + Α 2 ² + 2 Α 1 Α 2 συν π) Α = [Α 1 ² + Α 2

Μετεωρολογία. Ενότητα 7. Δρ. Πρόδρομος Ζάνης Αναπληρωτής Καθηγητής, Τομέας Μετεωρολογίας-Κλιματολογίας, Α.Π.Θ.

Παράκτια Ωκεανογραφία

Διαταραχές Τροχιάς (2)

Ακτομηχανική και λιμενικά έργα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ. Φυσική Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ. D = mω 2

ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΜΕ ΑΠΟΣΒΕΣΗ ΚΑΙ ΔΙΕΓΕΡΣΗ

Φυσική για Μηχανικούς

Άσκηση 1: Λύση: Για το άθροισμα ισχύει: κι επειδή οι μέσες τιμές των Χ και Υ είναι 0: Έτσι η διασπορά της Ζ=Χ+Υ είναι:

Υπολογισμός Κυματικής Δύναμης σε σύστημα πασσάλων Θαλάσσιας Εξέδρας

m αντίστοιχα, εκτελούν Α.Α.Τ. και έχουν την

2-1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 2-2 ΜΗΧΑΝΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

0,4 2 t (όλα τα μεγέθη στο S.I.). Η σύνθετη ταλάντωση περιγράφεται (στο

Φυσική για Μηχανικούς

ΑΙΟΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ: ΑΝΕΜΟΣ

Ηλεκτρική και Μηχανική ταλάντωση στο ίδιο φαινόμενο

Παραδείγματα Λυμένες ασκήσεις Κεφαλαίου 5

5. Ανεμογενείς κυματισμοί

α. φ Α < φ Β, u A < 0 και u Β < 0. β. φ Α > φ Β, u A > 0 και u Β > 0. γ. φ Α < φ Β, u A > 0 και u Β < 0. δ. φ Α > φ Β, u A < 0 και u Β > 0.

ΘΕΜΑ 1ο. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμίας από τις παρακάτω ερωτήσεις 1-4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Αρχές Μετεωρολογίας και Κλιματολογίας (Διαλέξεις 7&8)

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : OKTΩΒΡΙΟΣ 2018 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 7

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Θέμα Α. 1. β 2. α 3. γ 4. β 5. Λ,Λ,Λ,Λ,Λ.

Δυναμική Μηχανών I. Επίλυση Προβλημάτων Αρχικών Συνθηκών σε Συνήθεις. Διαφορικές Εξισώσεις με Σταθερούς Συντελεστές

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Δ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΕΥΤΕΡΑ 9 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΦΥΣΙΚΗ

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ

Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΡΗΧΩΣΗΣ ΣΤΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΑΝΕΜΟΓΕΝΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ

Φάσμα. Group προπαρασκευή για Α.Ε.Ι. & Τ.Ε.Ι.

γ /ω=0.2 γ /ω=1 γ /ω= (ω /g) v. (ω 2 /g)(x-l 0 ) ωt. 2m.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΝΟΕΜΒΡΙΟΣ 2016 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 8

Physics by Chris Simopoulos

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 11. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Φυσική για Μηχανικούς

ΦΥΣ. 211 Τελική Εξέταση 10-Μάη-2014

Θ'εματα Γ Λυκείου. ΘΕΜΑ 1 ο

Φυσική για Μηχανικούς

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ Φυσική Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΓΡΑΠΤΕΣ ΔΟΚΙΜΑΣΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ 2009

Σχολή E.Μ.Φ.Ε ΦΥΣΙΚΗ ΙΙΙ (ΚΥΜΑΤΙΚΗ) Κανονικές Εξετάσεις Χειµερινού εξαµήνου t (α) Αν το παραπάνω σύστηµα, ( m, s,

L = T V = 1 2 (ṙ2 + r 2 φ2 + ż 2 ) U (3)

1. Η απομάκρυνση σώματος που πραγματοποιεί οριζόντια απλή αρμονική ταλάντωση δίδεται από την σχέση x = 0,2 ημ π t, (SI).

Φυσική για Μηχανικούς

Θέμα 1ο Να σημειώσετε τη σωστή απάντηση σε καθεμία από τις παρακάτω ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής.

Αρµονικοί ταλαντωτές

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Α5. α. Λάθος β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. Σωστό

Φυσική Ο.Π. Γ Λυκείου

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 6: Ανάλυση Σημάτων σε Ανάπτυγμα Σειράς Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Β1. Σωστή η β) Η διαφορά φάσης των δύο αρμονικών κινήσεων που εκτελεί ταυτόχρονα το σώμα είναι

Μοντέλα Boussinesq. Σειρά V 2

α. Ηλεκτρικού πεδίου του πυκνωτή σε ενέργεια μαγνητικού πεδίου

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ Τμήμα Φυσικής Εξέταση στη Μηχανική I 2 Σεπτεμβρίου 2010

ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΤΟΜΕΑΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΑΣ & ΚΛΙΜΑΤΟΛΟΓΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΓΕΩΛΟΓΙΑΣ & ΓΕΩΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΩΚΕΑΝΟΓΡΑΦΙΑ

ΔΕΙΓΜΑ ΠΡΙΝ ΤΙΣ ΔΙΟΡΘΩΣΕΙΣ - ΕΚΔΟΣΕΙΣ ΚΡΙΤΙΚΗ

ΓΕΩΣΤΡΟΦΙΚΗ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ (GEOSTROPHIC CIRCULATION)

1. Πηγή αρμονικών κυμάτων συχνότητας 5 Hz εξαναγκάζει το άκρο Ο ενός γραμμικού ελαστικού μέσου, το

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΡΟΥΣΕΙΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΚΥΜΑΤΑ ΚΥΡΙΑΚΗ 18 ΝΟΕΜΒΡΙΟΥ 2018

Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΑΤΕΙ ΠΕΙΡΑΙΑ/ ΣΤΕΦ 16/2/2012 ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ A ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Ι

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΕΣΠΕΡΙΝΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 9 ΙΟΥΝΙΟΥ 2003 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ: ΦΥΣΙΚΗ

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ ΘΕΜΑTA Β

4 Αρμονικές Ταλαντώσεις 1 γενικά 17/9/2014

α. Από τη μάζα του σώματος που ταλαντώνεται. β. Μόνο από τα πλάτη των επιμέρους απλών αρμονικών ταλαντώσεων.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ ΚΑΙ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΑΝΕΜΟΓΕNΗΣ ΚΥΚΛΟΦΟΡΙΑ (Wind-induced circulation)

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα

ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΚΥΜΑΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΥΠΟ ΤΗΝ ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΗΣ ΡΗΧΩΣΗΣ ΣΤΟΧΑΣΤΙΚΗ ΘΕΩΡΗΣΗ

Φυσική Γ Θετ. και Τεχν/κης Κατ/σης ΚΥΜΑΤΑ ( )

Το ελαστικο κωνικο εκκρεμε ς

4 Αρμονικές Ταλαντώσεις 1 γενικά 17/9/2014

ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ 2012 ΘΕΜΑΤΑ Α

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 4 ΣΕΛΙ ΕΣ

Φυσική για Μηχανικούς

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΕΥΤΕΡΑ 25 ΜΑΙΟΥ 2009 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ Σεπτέµβριος 2006

Θέμα 1 ο (Μονάδες 25) προς τη θετική φορά του άξονα χ. Για τις φάσεις και τις ταχύτητες ταλάντωσης των σημείων Α και Β του μέσου ισχύει:

ΑΡΧΗ 1ης ΣΕΛΙΔΑΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ : ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΤΑΞΗ : Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΕΡΙΟΔΟΥ : ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2019 ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ : 6

2 ο ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ ΣΤΗ ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ

Σύνθεση ή σύζευξη ταλαντώσεων;

Transcript:

ΝΕΜΟΓΕΝΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ ΓΕΝΕΣΗ ΑΝΕΜΟΓΕΝΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ: Μεταφορά ενέργειας από τα κινούμενα κατώτερα ατμοσφαιρικά στρώματα στις επιφανειακές θαλάσσιες μάζες. η ενέργεια αρχικά περνά από την ατμόσφαιρα στην θάλασσα με την διάτμηση και στη συνέχεια με την αναδιαμόρφωση του πεδίου των πιέσεων πάνω από τις κορυφές και τις κοιλιές του κύματος.

ΝΕΜΟΓΕΝΕΙΣ ΚΥΜΑΤΙΣΜΟΙ Θεωρία Phillips (1957) και Miles (1960): H κυματογένεση ξεκινά με γραμμική αύξηση του κύματος, λόγω συντονισμού με τις τυρβώδεις διαταραχές πίεσης και τριβής στην επιφάνεια και συνεχίζει με εκθετικό ρυθμό.

ΓΕΝΕΣΗ ΤΩΝ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Τα στοιχεία του κυματισμού Η και Τ είναι συναρτήσεις των: t D = διάρκεια πνοής του ανέμου = ταχύτητα του ανέμου F= μήκος ανάπτυξης των κυματισμών Συσχέτιση ταχύτητας ανέμου στα 10 m πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας με τον άνεμο σε ύψος z πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας 10 10 ( z) z Τομέας κυματογένεσης: Κυκλικός τομέας ± 45 ο εκατέρωθεν της κατεύθυνσης πνοής του ανέμου 1 7

αποτελεσματικό ή ισοδύναμο (effective) μήκος ανάπτυξης των κυματισμών F eff i i F i cos cos a i a i

Καταστάσεις ανάπτυξης κυματισμών ανάπτυξη με περιορισμό χρόνου, δηλ. F eff τα Η,Τ εξαρτώνται από τα t D και 10 ανάπτυξη με περιορισμό μήκους ανάπτυξης, δηλ. t D τα Η,Τ εξαρτώνται από τα F eff και 10 πλήρη ανάπτυξη (FDS), χωρίς περιορισμό μήκους και διάρκειας τα Η,Τ εξαρτώνται μόνο από το 10.

Γεωστροφικός άνεμος (Geostrophic wind) g 1 dp 1 dp f d (sin ) d ρ η πυκνότητα του αέρα (1.3 kg/m 3 ) f = Ωsinφ ο συντελεστής Coriolis φ το γεωγραφικό πλάτος Ω η γωνιακή ταχύτητα περιστροφής της γης dp/dn η βαροβαθμίδα (1mb = 100 Pa/m )

Γεωστροφικός άνεμος (Geostrophic wind) O άνεμος που δημιουργείται από τη δύναμη της πίεσης και την δύναμη Coriolis (ή γεωστροφική δύναμη) που οφείλεται στην περιστροφή της γης. Είναι οριζόντιος και η έντασή του εξαρτάται από την απόσταση των ισοβαρών. Πάνω από από ωκεανούς ή μεγάλες θάλασσες ο γεωστροφικός άνεμος πλησιάζει τον πραγματικό.

Γεωστροφικός άνεμος (Geostrophic wind) g 1 dp 1 dp f d (sin ) d 10 0,60 g dp d Ο επιφανειακός άνεμος 10 έχει κατεύθυνση στραμμένη προς το βαρομετρικό χαμηλό κατά 0 ο - 40 ο 10 g

Πραγματικοί κυματισμοί Οι κυματισμοί που δημιουργεί η επίδραση του ανέμου στην επιφάνεια της θάλασσας, δεν είναι «μονοχρωματικοί». Η επιφάνεια της θάλασσας μπορεί να προσεγγιστεί με σύνθεση περισσοτέρων απλών κυματισμών και να αναλυθεί ως στοχαστικό μέγεθος Ανεμογενείς κυματισμοί=στοχαστικά μεγέθη που ακολουθούν συγκεκριμένους πιθανολογικούς νόμους κατανομής

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Οι ανά χρονικές στιγμές Δt τιμές της στάθμης η αποτελούν στοχαστικό φαινόμενο, που ακολουθεί την κατανομή Gauss i, i+1, i+, σημεία μηδενικής προς τα άνω διάβασης (zero upcrossing) Τα Η i (μέγιστες διαφορές στάθμης μεταξύ δύο διαδοχικών σημείων μηδενικής προς τα άνω διάβασης) είναι επίσης στοχαστικά μεγέθη και ακολουθούν την κατανομή Rayleigh

ΚΑΤΑΝΟΜΗ Rayleigh H πιθανότητα υπέρβασης μιας τιμής H i P H H e H H rms H rms H N i η μέση τετραγωνική τιμή ύψους κύματος

Παράδειγμα Δίνεται: H rms = m Ποια η πιθανότητα υπέρβασης της τιμής Η=1 m, Η= m, Η=5 m, Η=15 m i P H H e H H rms PHi 1 1 e 0.778 Το 77.8% των κυματισμών έχουν ύψος μεγαλύτερο από 1 m PHi e 0.368 Το 36.8% των κυματισμών έχουν ύψος μεγαλύτερο από m

P H i 5 5 e 0.08 Το 8. % των κυματισμών έχουν ύψος μεγαλύτερο από 5 m P H i 15 15 e 0.00055 Το 0.055 % των κυματισμών έχουν ύψος μεγαλύτερο από 15 m

ΚΑΤΑΝΟΜΗ Rayleigh Η συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας, δηλ. η πιθανότητα η τιμή Η να βρίσκεται μεταξύ των Η-δΗ και Η+δΗ ( ) H rms p H H H H H p( H ) e H rms

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Χαρακτηριστικά ύψη κύματος που παρατηρούνται στην κατανομή Rayleigh ΜΕΣΟ ΥΨΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ H H H 100 rms ΣΗΜΑΝΤΙΚΟ ΥΨΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ : η μέση τιμή του ανώτερου 33% των υψών κύματος H =H = H s 33 rms Η τιμή Η s (σημαντικό ύψος κύματος) χρησιμοποιείται συχνά γιατί συμπίπτει με την τιμή ύψους κύματος που δίνει ένας ναυτικός από την οπτική παρατήρηση της θάλασσας ΜΕΓΙΣΤΟ ΠΙΘΑΝΟ ΥΨΟΣ ΚΥΜΑΤΟΣ H =H lnn max rms όπου Ν= Τ L /Τ z : Τ L η διάρκεια καταγραφής και (σε δείγμα Ν τιμών Η, πρόκειται για το Η με πιθανότητα υπέρβασης 1/Ν) βρίσκεται από την κατανομή Rayleigh Τ z η μέση περίοδος κύματος.

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Συσχέτιση πληροφοριών από καταγραφές n N i Τυπική απόκλιση της χρονοσειράς διακύμανσης της ελεύθερης επιφάνειας E 1 g dt g T L L Δυναμική ενέργεια του κύματος Μηχανική ενέργεια του κύματος E g g N Hi N H H g g 8 8 16 i 1 rms s H s 4

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Οι ακραίες τιμές ύψους κύματος π.χ. τα σημαντικά ύψη,από μια σειρά Μ καταγραφών κυματισμών Hs 1, Hs,...Ηs M κατά τη διάρκεια μιάς μακράς περιόδου αποτελούν στοχαστική μεταβλητή που ακολουθεί κατανομή Weibul με γενική μορφή P H e s - - Hs c a b για c=0, b=1 η σχέση για την πιθανότητα υπέρβασης γίνεται μονοπαραμετρική H s a ln - 1 s s s P H e P H H a Η κλίση -1/a μπορεί να υπολογιστεί γραφικά από την παράσταση των ζευγών τιμών H s, ln(p) (Σχ.5.5) Με τη μέθοδο αυτή μπορεί να εκτιμηθούν τιμές Η s με μικρή πιθανότητα υπέρβασης (μεγάλη περίοδο επανεμφάνισης 10,100 έτη κλπ).

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Εκτίμηση πιθανότητα υπέρβασης 1/10000 π.χ. από καταγραφές ενός έτους Σχ. 5.5. Γραφική εκτίμηση του a και ακραίας τιμής Η s για μικρό Ρ

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Η μορφή της ελεύθερης επιφάνειας της θάλασσας μπορεί να προσεγγιστεί με σειρά ημιτονοειδών κυμάτων η= ai cos(k ix-ωt+φ i i) Για κάθε αρμονική συνιστώσα η πυκνότητα ενέργειας υπολογίζεται από τη σχέση E = gρa i 1 i Μπορεί να οριστεί η συνάρτηση Ε(ω) της πυκνότητας ενέργειας των αρμονικών συχνοτήτων μεταξύ ω και δω 1 E( )d g a i Ορίζεται ως φασματική πυκνότητα: η κατανομή της συνάρτησης Ε(ω) για όλες τιμές του ω _ 1 E E( ) d g a 0 i1 i

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Eνεργειακά φάσματα, ορίζονται ως οι αναλυτικές σχέσεις που περιγράφουν την κατανομή της Ε(ω), δηλαδή πως είναι κατανεμημένη η περιεχόμενη μηχανική ενέργεια στις διάφορες συχνότητες που περιέχονται σε ένα σύνθετο κυματισμό. ΦΑΣΜΑΤΑ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΣΤΗΝ ΠΑΡΑΚΤΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΗ Φάσμα JONSWP Από εκτεταμένες μετρήσεις και αναλύσεις στη Β. Θάλασσα Αφορά ανάπτυξη κυματισμών με περιορισμό μήκους (συνηθέστερη περίπτωση για παράκτιες λεκάνες Φάσμα P-M (Pierson-Moskowitz) Αφορά πλήρως ανεπτυγμένους κυματισμούς, όπου ουσιαστικά η διάρκεια πνοής του ανέμου t D και το μήκος αναπτύγματος F είναι απεριόριστα

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ JONSWP 4 5 ( ) ( ) exp f E f ag f 1.5 f p 4 fp f p ( f ) exp( ) a 0.076 F g 10 0. f 3.5g p 0.33 F g 10 10

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Pierson Moskowitz (PM) Η διάρκεια πνοής του ανέμου και το μήκος αναπτύγματος είναι απεριόριστα E f ag 4 5 f e f p 5 f 4 4 f p 0.7916g 10

ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Sf 70 60 JONSWP P-M 50 40 30 0 10 0 0 0.05 0.1 0.15 0. 0.5 0.3 0.35 f Μορφολογία ενεργειακών φασμάτων JONSWP και P-M

Sf ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΦΑΣΜΑΤΑ Η εξέλιξη ενός ενεργειακού φάσματος με την συνεχιζόμενη πνοή ανέμου μορφολογικά περιγράφεται στο σχήμα όπου φαίνεται η μεταφορά ενέργειας από τις ψηλότερες συχνότητες στις χαμηλότερες με τον χρόνο (αύξηση του ύψους κύματος και της περιόδου) 10 100 t1 t t3 t4 80 60 t1 t t3 t4 40 0 0 0 0.05 0.1 0.15 0. 0.5 0.3 0.35 f

t ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ (wave forecasting) D F 10 eff έ ό s ΕΜΠΕΙΡΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΠΡΟΓΝΩΣΗΣ SMB (Svedrup-Munk-Bretschneider) JONSWP-PM (ενεργειακά φάσματα) εμπειρικά μοντέλα δυναμικά-υπολογιστικά μοντέλα T H

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ 1. Με τη χρήση ενεργειακών φασμάτων (1/3) gf 3 :.810 Α. Ισχύει η ανισότητα οι κυματισμοί έχουν πλήρη ανάπτυξη Άρα ισχύει το ενεργειακό φάσμα ΡΜ (Pierson - Moskowitz) Hs Tp (5.3) : g 0.43 και (5.33) : g 8.13 1.3 1 0.71 ( m / sec) και Tp 0,8T 10 f p p έ

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ 1. Με τη χρήση ενεργειακών φασμάτων (/3) gf. ύ ό.8 10 ΤΟΤΕ γίνεται εφαρμογή του ενεργειακού φάσματος JONSWP 0.5 0.33 H s gx Tp gx (5.9) : g 0.0016 και (5.30): 0.86 g 0.66 gt D gf : 68.8 (5.31) ΝΑΙ ανάπτυξη κυματισμών σε συνθήκες περιορισμένου μήκους Επίλυση των εξισώσεων (5.9) και (5.30) για τον υπολογισμό των H s και T p με x=f 3

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ 1. Με τη χρήση ενεργειακών φασμάτων (3/3) ύ gt D gf 5.31, ό : 68. 8 0.66 ΤΟΤΕ: ανάπτυξη κυματισμών σε συνθήκες περιορισμένης διάρκειας Οπότε η (5.31) ως ισότητα επιλύεται για τον υπολογισμό του x, δηλαδή: 68.8 gx Που αντικαθίσταται στις (5.9) και (5.30) για τον υπολογισμό των Hs και Tp gt D 0.66 g 0.5 0.33 H s gx Tp gx 0.0016 και 0.86 g

H s (5.34): g 0.83tanh 0.015 Ts (5.35): g 7.540 tanh 0.077 x gf (5.36): ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ. Με τη μέθοδο SMB 0.4 x 0.5 1 η περίπτωση, το σημείο Μ στην περιοχή Α, πάνω από τη γραμμή, τότε οι εξισώσεις (5.34) και (5.35) επιλύονται για x=φ η περίπτωση, το σημείο Μ στην περιοχή Β, κάτω από τη γραμμή, τότε βρίσκεται, γραφικά, η Φ (από την τομή της κάθετης στη θέση gt D / με την καμπύλη του διαγράμματος) και οι εξισώσεις (5.34) και (5.35) επιλύονται για x=φ Εύρεση στο γράφημα του σημείου M gt (, D )

Δυναμικά (υπολογιστικά) μοντέλα πρόγνωσης κυματισμών Διατήρηση της κατευθυντικής φασματικής πυκνότητας ενέργειας F F F C cos C cos S S S t x y g g in nl ds F( x, y, f,, t) η φασματική πυκνότητα ενέργειας S S S in nl ds όρος ανάπτυξης κυματισμών όρος ανακατανομής ενέργειας όρος απωλειών ενέργειας ( θραύση) Το κυματικό μοντέλο ΠΟΣΕΙΔΩΝ

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Με τη χρήση ενεργειακών φασμάτων Άσκηση 1: Ανάπτυγμα F=10 000 m Ταχύτητα Ανέμου =35 m/s Διάρκεια πνοής ανέμου t D =3 hr gf :.810 gf 9.81 10000 80.810 35 gf ύ ό.810 3 3 3 Συνεπώς οι κυματισμοί ΔΕΝ έχουν πλήρη ανάπτυξη

Εφαρμογή του ενεργειακού φάσματος JONSWP gt D 9.81 10800 307 (3hr 10800sec) 35 0.66 gt D gf : 68.8 (5.31) 0.66 0.66 gf 9.81 10000 68.8 =68.8 =178 307 178 Ισχύει η ανισότητα (5.31) ανάπτυξη κυματισμών σε συνθήκες περιορισμένου μήκους Θέτουμε x=f=10000 m 0.5 0.33 H s gx Tp gx (5.9) : g 0.0016 και (5.30): 0.86 g

H g 0.5 0.5 gx H 9.81 10000 0.0016 9.81 0.0016 s s 35 35 H s =1.79 m T g p 0.33 0.33 gx Tp 9.81 10000 0.86 9.81 0.86 35 35 T p 4.4sec

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ Με τη χρήση ενεργειακών φασμάτων Άσκηση : Ανάπτυγμα F=100 000 m Ταχύτητα Ανέμου =35 m/s Διάρκεια πνοής ανέμου t D =3 hr gf :.810 gf 9.81 10000 800.810 35 gf ύ ό.810 3 3 3 Συνεπώς οι κυματισμοί ΔΕΝ έχουν πλήρη ανάπτυξη

Εφαρμογή του ενεργειακού φάσματος JONSWP 0.66 gt D gf : 68.8 (5.31) gt D 9.81 10800 307 (3hr 10800sec) 35 0.66 0.66 gf 9.81 100000 68.8 =68.8 =5933 307 5933 ΔΕΝ ισχύει η ανισότητα (5.31) ανάπτυξη κυματισμών σε συνθήκες περιορισμού διάρκειας Επιλύεται η 5.31. σαν ισότητα gt D gf 68.8 0.66 1.5 1.5 9.81 10800 35 gt D F 36443m 68.8 g 68.8 35 9.81

Θέτουμε x F 0.5 0.33 H s gx Tp gx (5.9) : g 0.0016 και (5.30): 0.86 g H g 0.5 0.5 gx H 9.81 36443 0.0016 9.81 0.0016 s s 35 35 H s =3.4 m T g p 0.33 0.33 gx Tp 9.81 36443 0.86 9.81 0.86 35 35 T p 6.8sec

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ με τη μέθοδο SMB Άσκηση 3 Ανάπτυγμα F=10 000 m Ταχύτητα Ανέμου =35 m/s Διάρκεια πνοής ανέμου t D =3 hr gf (5.36): 80.1 gt D 307 M gt (, D ) (80.1,307) Μ

gf x 80.1 (5.34) (5.35): H : g 0.83tanh 0.015 x g T s s 7.540 tanh 0.077 x 0.4 0.5 Η s =.8 m T s =6.09 sec

ΠΡΟΓΝΩΣΗ ΚΥΜΑΤΙΣΜΩΝ με τη μέθοδο SMB Άσκηση 4 Ανάπτυγμα F=100 000 m Ταχύτητα Ανέμου =35 m/s Διάρκεια πνοής ανέμου t D =3 hr gf (5.36): 800.8 gt D 307 M gt (, D ) (800.8,307) Μ Νέα τιμή του Φ=459 Φ

x (5.34) (5.35): H : g 0.83tanh 0.015 x g T gf 459 s s 7.540 tanh 0.077 x 0.4 0.5 Η s =5.74 m T s =9. sec