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题名波面位移非线性特征数值研究
被引量：1
- 1
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作者
韩晓鹏
宋金宝
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机构
中国科学院海洋研究所
中国科学院大学
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出处
《海洋科学》
CAS
CSCD
北大核心
2015年第12期150-156,共7页
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基金
国家自然科学基金(41176016)
国家基金委创新群体项目(41121064)
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文摘
基于Longuest-Higgins(1963)非线性海浪模型,在有限水深且存在均匀背景流的条件下,根据Song(2006)给出的波面位移二阶表达式,采用Combi海浪频谱计算了海表面定点波面位移时间序列和波面位移概率统计分布。分析了波面位移统计分布随风速、水深、反波龄和均匀背景流的变化特征和规律以及不同海况条件下二阶非线性项对波面位移统计分布的影响。结果表明:二阶非线性项使波面位移分布偏离正态分布,二阶非线性作用受风速、水深、反波龄和均匀背景流的影响。风速增大、水深降低、反波龄减小或者均匀背景流和风速传播方向相反均使波面位移二阶非线性项的作用加强,无因次波面位移概率密度分布的偏度和峰度随之增大,反之则二阶非线性项作用减弱。当均匀背景流和风速相同时,虽然使非线性项的作用减弱,但平均波面位移反而比静止水平面降低。当均匀背景流和风速相反时,虽然使非线性作用增强,但平均波面位移反而趋于静止水平面。得到如下结论:二阶非线性项对于波面位移有显著影响,数值模拟波面位移需要增加二阶非线性项。通过以上研究,提高了数值模拟波面位移的准确性,而波面位移是海浪最基本的特征量,从而增强了海浪模拟和预报的准确性,对海洋工程、海–气相互作用、上层海洋动力学等具有重要意义。
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关键词
波面位移
二阶非线性
统计分布
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Keywords
wave surface elevation
second-order nonlinear
statistical distribution
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分类号
P731.22
[天文地球—海洋科学]
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题名GPS浮标数据反演海浪谱的理论仿真与试验验证
被引量：9
- 2
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作者
徐曦煜
王振占
叶沛
许可
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机构
中国科学院空间科学与应用研究中心微波遥感技术重点实验室
中国科学院大学
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出处
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2014年第7期34-44,共11页
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基金
中科院国家空间中心重点培育基金(Y32114FB9S)
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文摘
GPS浮标作为一种新型的海洋测量设备,近年来在海面高度现场测量和星载高度计定标方面取得了重要应用。通过仿真试验对反演海浪谱的方法和流程进行研究,旨在探索从GPS浮标测量的海面高度序列中提取海浪谱的方法。首先,使用Longuest模型生成了海浪波面位移时间序列,并通过Pierson-Moscowitz风浪谱对波面位移的统计特性进行约束,其随机性由相位引入。结合典型潮汐和GPS浮标仪器噪声的仿真时间序列,合成了仿真时间长度1h的1Hz(每秒1次)随机海面高度序列。然后,利用自相关函数法,进行高通滤波和数据压缩,得到了仿真的海浪谱。该仿真结果和理论海浪谱非常接近,可满足海浪谱反演的需求。最后,通过山东石岛外海的GPS浮标现场试验,验证了本文提出的反演方法的适用性。本文的研究解决了GPS浮标反演海浪谱的关键问题,丰富了海浪谱反演的手段,拓展了GPS浮标的应用领域,有望为未来我国的星载波谱仪定标服务。
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关键词
GPS浮标
随机波面位移
P-M谱
自相关函数
高通滤波
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Keywords
GPS buoy
random wave surface elevation
P-M spectrum
auto-correlation function
highpass filter
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分类号
P731.22
[天文地球—海洋科学]
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题名海浪的动态视觉仿真
被引量：2
- 3
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作者
元建胜
贾俊涛
孟婵媛
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机构
哈尔滨工程大学
海军海洋测绘研究所
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出处
《海洋科学进展》
CAS
CSCD
北大核心
2005年第4期498-503,共6页
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文摘
对海浪波面位移模型的建模方法进行了研究,利用Phillips谱分析方法,建立了受风场和海底地形等因素影响下的海浪波面位移模型,提出了2D FFT的优化方法,提高了计算机的执行效率,解决了海浪数字仿真中的动态数据生成问题,并最终实现了不同分辨率海浪模块的拼接和渲染。
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关键词
快速傅里叶交换(FFT)
DIRECTX
Phillips谱
海浪波面位移模型
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Keywords
fast Fourier transform （FFT）
Direct X
Phillips spectrum
ocean wave surface displacement model
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分类号
TV148
[水利工程—水力学及河流动力学]
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题名基于Boussinesq水波模型的聚焦波模拟
被引量：5
- 4
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作者
刘必劲
张振伟
刘忠波
傅丹娟
陈小云
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机构
厦门理工学院土木工程与建筑学院
大连海事大学交通运输工程学院
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出处
《海洋学报》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期31-39,共9页
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基金
国家自然科学基金(51779022,51579034)
2019年度福建省海洋经济发展补助资金项目(FJHJF-L-2019-8)。
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文摘
基于最高导数为3阶的单层Boussinesq方程,建立了聚焦波的时域波浪计算模型。数值模型求解采用了预报−校正的有限差分法。对于时间差分格式,预报和校正分别采用3阶Adams-Bashforth格式和4阶Adams-Moulton格式。首先,针对不同水深条件下水槽中传播的强非线性波进行模拟,并将数值结果与流函数的数值解析解进行了比较,结果表明无论是波面位移、波面处的水平速度和垂向速度均与解析解符合较好,最大波峰面的速度分布伴随水深的增加与解析解吻合程度变差,非线性速度分布的适用范围与线性解析解适应范围kh<3.5基本一致。其次,对深水聚焦波演化进行了模拟研究,研究中聚焦波的生成采用在边界点累加不同频率线性规则波的方法。应用聚焦波物理模型实验结果验证模型,计算聚焦位置处的波面位移和沿水深的速度分布与实验结果的对比表明,波面位移吻合程度较好,垂向的水平速度分布基本吻合。最后,保持中心频率(周期)不变,数值模拟了周期范围变化下最大聚焦波峰面以及波峰面水平速度的变化趋势,结果表明波峰面值和波峰面水平速度随着周期范围缩小而增大。
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关键词
Boussinesq数值模型
聚焦波
波面位移
速度分布
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Keywords
Boussinesq model
focused wave
surface elevations
velocity profile
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分类号
P731.22
[天文地球—海洋科学]
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题名深水聚焦波群的双层Boussinesq数值模拟
- 5
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作者
刘必劲
张振伟
刘忠波
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机构
浙江大学海南研究院
厦门理工学院土木工程与建筑学院
大连海事大学交通运输工程学院
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出处
《船舶力学》
EI
CSCD
北大核心
2022年第9期1268-1277,共10页
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基金
国家自然科学基金面上项目(52171247,52071057,51779022)。
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文摘
相位聚焦是生成聚焦大浪的一种常见方式,在生成强非线性大浪的演化过程中,不同频率波浪间的非线性相互作用扮演重要角色。精确模拟波面演化和大浪波峰值下的速度场,要求数值模型必须具有足够精确的线性、非线性性能以及速度分布特征。为此,基于双层Boussinesq方程建立了深水聚焦波的数值计算模型。首先针对深水线性波群进行数值模拟,并将数值结果与一阶Stokes波解析结果进行了比较,二者吻合很好,表明数值模型具有较好的色散性能;其次,对Baldock等开展的聚焦波物理模型试验进行数值模拟,并将聚焦位置处波面位移和沿水深分布的水平速度计算值与相应的模型试验结果进行比较,二者吻合程度良好,说明数值模型具有较精确的非线性和速度分布特性;最后计算了聚焦波峰面和波峰面处的水平速度随线性聚焦波幅以及线性聚焦位置的变化。结果表明,伴随线性聚焦波幅的增大,非线性聚焦波面和波峰面处的水平速度均呈现非线性增长趋势,而不同线性聚焦位置对聚焦波峰面和波峰面处的水平速度产生较大的影响,但其对局部最大波峰面的传播速度影响较小。
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关键词
双层Boussinesq方程
波面位移
速度分布
聚焦波群
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Keywords
two-layer Boussinesq model
wave surface elevation
velocity distribution
focusing wave group
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分类号
O353.2
[理学—流体力学]
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