專利名稱：在分形海面背景下畸形波的模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理海洋學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在分形海面背景下畸形波的模擬方法。
背景技術(shù)：
畸形波具有波高極大、波峰尖瘦的特點。它對海上石油平臺、海岸工程及船舶航運的安全產(chǎn)生較大的威脅。由于畸形波在海面中持續(xù)時間較短，實際觀測的畸形波數(shù)據(jù)較少。目前，數(shù)值仿真和實驗室物理模擬是研究畸形波的重要手段。畸形波產(chǎn)生的機理是模擬畸形波的前提和基礎(chǔ)。目前公認(rèn)的有以下幾種原因?qū)е铝嘶尾ǖ漠a(chǎn)生波浪與海流之間的相互作用、非線性海浪的調(diào)制不穩(wěn)定及多尺度海浪空間-時間自聚焦。研究表明，在特定的海域，尤其是存在海流的地方，波浪與海流之間的相互作用會導(dǎo)致畸形波的出現(xiàn)。在非線性海浪的調(diào)制不穩(wěn)定中，以Benjamin-Feir調(diào)制不穩(wěn)定為代表，它是從深水非線性薛定諤方程出發(fā)，通過理論推導(dǎo)和數(shù)值仿真，驗證了 Benjamin-Feir調(diào)制不穩(wěn)定。而多尺度海浪空間-時間自聚焦是指海浪傳播過程中受到頻散的影響，不同尺度的海浪會聚集，從而導(dǎo)致極大波高的出現(xiàn)。通常，它是以線性Longuet-Higgins海浪模型為基礎(chǔ)，通過相位調(diào)制使得海浪產(chǎn)生自聚集，該方法具有較高的運算效率和定點定時產(chǎn)生畸形波的特點。但該方法忽略了海浪中存在的非線性因素。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有畸形波模擬方法的不足，本發(fā)明提供了一種在分形海面背景下畸形波的模擬方法。所述的方法包括以下步驟1.設(shè)置海面參數(shù)和生成畸形波的位置及時刻2.根據(jù)分形參數(shù)，計算一維分形海面的波升高度3.采用相位調(diào)制法，在特定位置和時刻生成畸形波4.根據(jù)能量分配系數(shù)，將分形海面和畸形波的波升高度相加，得到在分形海面背景下畸形波的波升高度5.對分形海面背景下的畸形波進行特征計算。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明是在分形海面背景下采用相位調(diào)制法來模擬畸形波。相位調(diào)制法具有較高的運算效率，且具有在特定位置和特定時刻生成畸形波的特點；另一方面，分形海面能夠體現(xiàn)海浪的非線性特點；通過調(diào)整能量分配系數(shù)，可以控制畸形波和分形海面之間的分配比率，從而可模擬出不同幾何特征的畸形波。本發(fā)明可用于畸形波的模擬。


圖1為本發(fā)明實施例的在分形海面背景下畸形波的模擬方法流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。在分形海面背景下畸形波的模擬方法的具體實施方式
，包括以下步驟1.設(shè)置海面參數(shù)和生成畸形波的位置及時刻設(shè)一維海面長度L米，模擬時間T秒，空間采樣間隔為ΛΧ，時間采樣間隔為At，在分形海面背景下畸形波的海面波升高度為ζ (X，t)，其中，χ表示海面空間位置變量，t表示時間變量，在海面Xp位置和tp時刻，產(chǎn)生畸形波。2.根據(jù)分形參數(shù)，計算一維分形海面的波升高度，記為Z1 (X，t)一維分形海面波升高
權(quán)利要求
1.一種在分形海面背景下畸形波的模擬方法，其特征在于，包含以下步驟 步驟1:設(shè)置海面參數(shù)和生成畸形波的位置及時刻； 設(shè)一維海面長度L米，模擬時間T秒，空間采樣間隔為Λ X,時間采樣間隔為Λ t，在分形海面背景下畸形波的海面波升高度為z (x，t)，其中，X表示海面空間位置變量，t表示時間變量，在海面χρ位置和tp時刻，產(chǎn)生畸形波； 步驟2 :根據(jù)分形參數(shù)，計算一維分形海面的波升高度，記為Z1 (X，t)； 一維分形海面波升高
全文摘要
本發(fā)明涉及物理海洋學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明公開了一種在分形海面背景下畸形波的模擬方法。該方法包括設(shè)置海面參數(shù)和生成畸形波的位置及時刻；根據(jù)分形參數(shù)，計算一維分形海面的波升高度；采用相位調(diào)制法，在特定位置和時刻生成畸形波；根據(jù)能量分配系數(shù)，將分形海面和畸形波的波升高度相加，得到在分形海面背景下畸形波的波升高度；最后，對分形海面背景下的畸形波進行特征計算。本發(fā)明考慮到海浪中存在的非線性因素，能夠模擬出不同幾何特征的畸形波，且具有運算效率較高的特點技術(shù)效果。
文檔編號G06F19/00GK103065044SQ201210558569
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月20日
發(fā)明者楊永紅, 張貞凱, 凌霖 申請人:江蘇科技大學(xué)