專利名稱：在分形海面背景下畸形波的模擬方法
技術領域：
本發明涉及物理海洋學技術領域，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：
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生較大的威脅。由于畸形波在海面中持續時間較短，實際觀測的畸形波數據較少。目前，數值仿真和實驗室物理模擬是研究畸形波的重要手段。畸形波產生的機理是模擬畸形波的前提和基礎。目前公認的有以下幾種原因導致了畸形波的產生波浪與海流之間的相互作用、非線性海浪的調制不穩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致畸形波的出現。在非線性海浪的調制不穩定中，以Benjamin-Feir調制不穩定為代表，它是從深水非線性薛定諤方程出發，通過理論推導和數值仿真，驗證了 Benjamin-Feir調制不穩定。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，從而導致極大波高的出現。通常，它是以線性Longuet-Higgins海浪模型為基礎，通過相位調制使得海浪產生自聚集，該方法具有較高的運算效率和定點定時產生畸形波的特點。但該方法忽略了海浪中存在的非線性因素。
發明內容
為了克服現有畸形波模擬方法的不足，本發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.設置海面參數和生成畸形波的位置及時刻2.根據分形參數，計算一維分形海面的波升高度3.采用相位調制法，在特定位置和時刻生成畸形波4.根據能量分配系數，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。本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果本發明是在分形海面背景下采用相位調制法來模擬畸形波。相位調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，分形海面能夠體現海浪的非線性特點；通過調整能量分配系數，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。本發明可用于畸形波的模擬。
圖1為本發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合具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權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.設置海面參數和生成畸形波的位置及時刻設一維海面長度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，產生畸形波。2.根據分形參數，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:設置海面參數和生成畸形波的位置及時刻； 設一維海面長度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，產生畸形波； 步驟2 :根據分形參數，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
本發明涉及物理海洋學技術領域。本發明公開了一種在分形海面背景下畸形波的模擬方法。該方法包括設置海面參數和生成畸形波的位置及時刻；根據分形參數，計算一維分形海面的波升高度；采用相位調制法，在特定位置和時刻生成畸形波；根據能量分配系數，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 優先權日2012年12月20日
發明者楊永紅, 張貞凱, 凌霖 申請人:江蘇科技大學