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Es Energiedichtespektrum, Energiespektrum, Wellenspektrum oder einfach alleine Spektrum ist die Verteilung der Gesamtenergie von a Golffeld über die unterschiedlichen Frequenzen und Richtungen. An einer Frequenzbereich nur die Energie der Wellen ist als Funktion der Zeit dargestellt, bei a Richtungsspektrum Dies geschieht mit den Anweisungen.

Dies gilt für Wellenfelder, die aus sehr vielen einzelnen Wellen mit unterschiedlichen Wellenhöhen und -Perioden in verschiedene Richtungen.

Ein Energiedichtespektrum für Meereswellen

Meereswellen

Meereswellen werden oft als einzelne Welle mit a . beschrieben signifikante Wellenhöhe und Periode und mittlere Ausbreitungsrichtung. Recht Seegang besteht aus vielen verschiedenen Wellen. Um zu einem besseren Modell dieser zusammengesetzten Wellen zu gelangen, werden sie statistisch beschrieben. Das Spektrum wird berechnet mit dem Fourier-Transformation basierend auf Beobachtungen.

Ein wichtiges Spektrum für die Seefahrt ist das Pierson-Moskowitz-Spektrum die einen voll entwickelten Tiefseeseeweg mit einem einzigen Parameter beschreibt. Dieses Modell ist in Situationen gültig, in denen die Dauer der Wind ausreichend lang ist und die Windspur hat eine ausreichende Länge. Wenn diese beiden Bedingungen nicht erfüllt sind, baut sich das Meer nicht vollständig auf, was normalerweise zu einem niedrigeren führt Zeitspanne und ein konzentriertes Energie höhere Spitzen verursachen. Es Bretschneider-Spektrum verwendet zwei Parameter, um auch nicht voll entwickelte Meere zu beschreiben.

Es Jon Swap-Spektrum wurde entwickelt, um die Meere der Nordsee mit ihrer begrenzten Windbahn zu beschreiben und ist eine Adaption des Bretschneider-Spektrums basierend auf jahrelangen Beobachtungen in der Nordsee.

Wenn es sowohl Meere als auch Dünungen gibt, kann man die Ochi-Hubble-Spektrum und der Torsethausen-Spektrum beide beschreiben ein Doppelpeakspektrum, wobei letzteres besser für die Nordsee geeignet ist.

Spektraler Moment

Erklärung spektrales Moment

Die integrierte Fläche unter dem Energiedichtespektrum ich₀ ist die Gesamtenergie im Wellenfeld, die Wellenhöhe huh_m0 ist 4√ich₀. Ein spektrales Moment kann verwendet werden, um die Periode zu bestimmen. EIN Moment ist die Armzeitfläche, so dass für ein Spektrum das Moment als das Integral des Arms bestimmt werden kann f mal die Fläche des Spektrums so. In Formelform wird dies also zu:

${displaystyle m_{n}=int _{f=0}^{infty}f^{n}cdot Smathrm {d} f}$

In dieser Formel, nein die Ordnung des Augenblicks. Normalerweise wird der Moment erster Ordnung für einen Moment verwendet (also nein = 1). Das Moment nullter Ordnung (so nein = 0) ergibt ich₀, also die Gesamtfläche des Spektrums, die Gesamtwellenenergie. Das erste negative Moment erhält man durch for nein um den Wert -1 zu wählen.

Die Spitzenperiode wird oft für die Periode verwendet, die den höchsten Punkt des Spektrums darstellt. Aber für unregelmäßige Spektren, wie sie normalerweise in der Natur vorkommen, ist dies ein ziemlich willkürlicher Wert. Daher wird der Zeitraum in der Regel ab dem Zeitpunkt berechnet. Dafür ist es traditionell Quotient des nullten und des Moments erster Ordnung verwendet:

${displaystyle T_{1}=T_{m1,0}={frac {m_{0}}{m_{1}}}}$

Für die Interaktion mit einem Konstrukt (z. B. Welle überlaufen oder Blockstabilität) wird der Zeitraum bevorzugt, der durch den ersten negativen Moment bestimmt wird:

${displaystyle T_{m-1.0}={frac {m_{-1}}{m_{0}}}}$

Der Vorteil dieses Parameters besteht darin, dass den längeren Wellen im Spektrum, die für die Wechselwirkung mit der Struktur wichtiger sind, etwas mehr Gewicht beigemessen wird. ^[1]

Literatur

• Grün, P; Dorrestein, R. (1976): Meereswellen, KNMI
• Holthuijsen, L. H. (2007): Wellen in Ozean- und Küstengewässern, Cambridge University Press

Nüsse