基于三维海浪模型的海浪感应磁场模型研究

目前海浪磁场模型大都是基于Longuet-Higgins海浪模型推导的,不能描述主海浪以外扩散谐波产生的磁场。为了更好地分析三维海浪感应磁场的空间分布规律,文中基于三维不规则短峰波海浪模型,从电磁场基本理论出发,推导出了海浪矢量感应磁场模型,并在该模型的基础上,仿真分析了海浪感应磁场空间分布特性。     

基于海浪谱的海浪视景仿真技术

海浪的视景仿真有重要的应用背景与军事意义。文中围绕如何解决海浪的实时视景仿真问题,讨论了基于海浪谱的不同浪级波面的仿真模型,并讨论了海浪的实时视景仿真实现技术。这些模型与技术对于提高海浪仿真实时性与真实性有一定的参考价值。     

海浪感应磁场矢量的模型研究

海水作为一种电的良导体,其在地磁场中的运动将激发感应磁场.应用电磁场的基本理论,结合海浪运动学模型,推导了海浪感应磁场的三分量模型.该模型给出了三分量的海浪感应磁场与地磁场、海水特性参数、空间位置等要素之间的关系.分析了三分量的海浪感应磁场信号的时域、频域和空间分布特征,对海浪感应磁场相关领域的研究,具有参考意义.     

基于谱分析的GPS浮标测量参数提取方法

介绍采用谱分析原理提取海浪信息的方法。根据GPS浮标测量得到的海浪高度数据,先通过滑动平均的方法分离海浪信息和潮流潮位信息,然后对海浪信息采用AR模型法进行功率谱估计,并对海浪信息进行连续小波变换,对AR模型法功率谱估计结果和小波变换结果进行综合研究,提取海浪特征参数———周期。最后通过一个GPS浮标试验对上述方法进行了验证。     

海浪的动态视觉仿真

对海浪液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。     

一种海浪破碎的判别方法

本文提出一种以波面斜率为判据的海浪破碎的判别方法,其中使用的波相速(作为时间函数)是由Hilbert变换技巧自固定点波面高度记录计算出来的.用实验室机械产生的波列对此方法作了检验,效果较满意;将此方法用于外海风浪破碎的判别,就仅取得的6和5m/s风速下的结果而言,是定性合理的.     

基于三阶斯托克斯波的谱估计及海浪数值模拟研究

为了拓宽建立深水非线性海浪频谱模型的研究途径,基于三阶斯托克斯波理论,提出了以改进的三阶斯托克斯波为组成波,以修正的自回归模型(AR)谱估计方法得到的估计谱(简称新谱)为靶谱的非线性海浪模型。通过基于模拟频谱和相位谱反演海浪波面高度时间序列(以下简称海浪时历反演方法)的谱比较方法验证了新谱的优越性,为从根本上解决精确评估海浪谱提供了技术支撑,对于增强未来掌控海战场具有重要意义。     

关于海浪ARMA模型的研究

本文研究了用ＡＲＭＡ模型描述海浪运动的数学模型。通过ＡＲＭＡ模型的参数估计，给出了描述海浪运动的ＡＲＭＡ模型，利用仿真数据进行了拟合检验。结果表明：本文提出的海浪ＡＲＭＡ模型是一种非常理想的数学模型，且适于在线递推运算，便于工程应用。     

三维随机海浪的数值模拟

本文首先分析了三维随机海浪的方向谱函数和三维随机海浪的数学模型,然后在ＭＡＴＬＡＢ环境下设计了数值模拟程序,并模拟出三维随机海浪的方向谱和三维随机海浪的三维空间模型。     

海浪预报三维动画计算原理与制作方法

研究了基于线性海浪模型制作三维动画海浪预报产品的制作方法,并制作了首个三维动画海浪警报产品.基本步骤为:由线性海浪模型生成一系列不同波高和波长的二维海面高度场,以及这些波面高度场对应的反光系数场;根据海浪预报图中波高的空间分布情况将不同波高的波面高度场拼接成复合的波面高度场,同时拼接出与之对应的复合反光系数场;由复合的...     

埕岛油田海域波—底相互作用

基于1976，1993年埕岛油田海域测深资料，应用HISWA浅水海浪数值计算模式，研究风暴浪入侵该海域导致的波-底相互作用后果。数值计算结果表明，海区固定点海底冲刷导致波场强化；波参数增量与冲刷深度有关；海底水质点轨道流速峰值，底摩擦耗散峰值及临界波高值相对水深分布均表明，该海域深水区海底冲刷将减弱，浅水区海底冲刷将加强。     

海浪成长状态对TOPEX/Poseidon高度计风速反演的影响

以墨西哥湾同步高度计、浮标资料为例,研究了海浪成长状态对高度计风速反演的影响。同步的高度计风速和浮标风速比较显示,在墨西哥湾地区,海浪成长状态对高度计风速反演有较大影响。在考虑海浪成长状态影响的条件下,利用谱模型反演高度计风速,取得了较好的效果。与目前TOPEX/Poseidon高度计风速反演业务化算法相比,在海浪未充分成长条件下,考虑海浪成长状态影响后,根据谱模型反演获得的风速与浮标风速之间的均方根误差减小了30%,平均误差减小了83%。在利用谱模型算法反演高度计风速时,谱模型中的波龄因子(表示海浪成长状态)可以根据高度计测得的有效波高和风速获得,因此该方法具有广泛的适用性。     

在C#中结合OpenGL索引顶点数组的海浪动态仿真

基于海浪谱的线性叠加法来源于对真实海面长期观察所得的统计模型，在海浪仿真领域被广泛使用。研究了通过CsGL类库在C#中使用OpenGL进行海浪建模和仿真的技术，使用P-M海浪谱对海面进行反演，通过OpenGL的索引顶点数组和视点相关判别，高效逼真地实现了海浪的动态仿真。     

一种实体嵌入的三维海浪可视化方法

针对实体嵌入对海面的随机干扰问题,提出一种海浪三维可视化方法。该方法采用扰动的思想改进了海浪的数学模型,并利用信息更加全面的方向谱描述海浪,进而将方向谱和改进海浪模型共同应用于海浪的三维可视化,形象展示实体嵌入时对海浪的随机性影响,并给出了三维实体的建模方法。通过多组实体嵌入的海浪可视化仿真试验的比较与分析,验证了本文提出方法的有效性。     

数值模式与统计模型相耦合的近岸海浪预报方法

针对数值模式和统计模型预报近岸海浪存在的局限性,构建了数值模式和统计模型相耦合的近岸海浪预报框架,在模式计算格点和近岸预报目标点之间定义一个海浪能量密度谱传递系数,通过经验正交函数分解和卡尔曼滤波方法建立传递系数的统计预报模型并与数值模式进行耦合。经过对近岸波浪观测站1a的预报试验表明:该方法能够提高近岸海浪有效波高预报精度,有效波高的均方根误差降低了约0.16m,平均相对误差降低约9%。进一步试验和分析发现,该方法的预报有效时间小于24h,将海浪能量密度谱经过分解后得到的基本模态反映了近岸波侯的主要特征,海浪能量密度谱传递系数的变化体现了波侯的季节变化特点。     

用MC算法优化基于SPH的海浪粒子模型

结合风浪场复杂的动力学、时空特性以及对目前海浪仿真方法的研究总结,针对海浪仿真模拟中存在的真实感不足,难以模拟海浪破碎等问题,根据流体的物理特性,采用光滑粒子流体动力学(SPH)的方法实现了海浪的动态演变仿真。然后针对基于SPH方法的海浪粒子模型存在的离散性和真实感较差的问题,采用一种基于移动立方体法(MC)的海浪运动的自由表面抽取算法,完成了海浪场的表面建模,优化了基于粒子系统的海浪模拟效果。实验表明,用MC算法优化的方法既满足了海浪动态演变的仿真要求,又使水体模型更加连贯,更接近真实水体效果,优化效果较为明显,是综合利用体绘制与面绘制法实现三维可视化模拟的一次成功的探索。     

波谱仪调制功率谱估计算法性能的仿真研究

基于星载波谱仪海浪方向谱探测原理，仿真了不同海况、风速下的海浪波谱仪接收信号，并采用周期图法、Welch法、AR模型法以及最小方差法共4种不同的调制谱估计方法反演出海浪谱，比较各种调制谱估计方法的海浪方向谱反演性能。仿真结果表明:对于一定方位向下的一维海浪谱反演，不同调制谱估计方法反演海浪谱性能优劣没有绝对的顺序。对于二维海浪谱反演，在成长中海浪条件下周期图法反演性能最差，其他3种方法的反演性能没有绝对优劣顺序；对于成熟风浪，最小方差法在积分能量误差、有效波高误差两个指标上的反演性能最好，在主波波向、主波波长误差上，周期图法反演性能最差，其他3种方法没有绝对优劣顺序。在涌浪条件下，AR模型法反演性能优于其他3种方法。在不同海况下，随着波谱仪中心入射角的下降，反演性能会下降。基于这些仿真结果，本文推荐最小方差法作为充分成长海浪的海浪方向谱反演的调制谱估计方法，AR模型法作为涌浪海浪方向谱反演的调制谱估计方法。     

深水波浪破碎与气体交换速率之间的关系

表面更新理论给出气体交换速率k与海面附近的海水湍动能耗散率呈1/4次方关系,而波浪能量耗散率Dt与湍动能耗散率密切相关。本文利用两种海浪谱耗散模型——Hasselmann模型和Phillips模型,结合深水浮标海浪频谱的观测数据计算了波浪能量耗散率。以前人给出的k与海面上10m高度处的风速U10关系式的平均值为标准,采用最小二乘的方法得到了k与Dt的经验关系。在此基础上,进一步利用SWAN和WAVEWATCHIII海浪数值模式计算了理想深水情况下的波浪能量耗散率,探讨了由海浪模式计算的波浪能量耗散率与气体交换速率之间的关系。结果表明,与SWAN模式相比,WAVEWATCHIII海浪数值模式结果与实际观测更为接近。     

轨道运动对BiSAR海浪成像的影响

速度聚束调制是研究BiSAR海浪成像机理的一个重要方面,而海浪的轨道运动是速度聚束调制产生的根源。在平飞非等速情况下,本文以单色波为例,建立了含有轨道速度和加速度扰动的海面回波模型,推导了BiSAR海浪图像强度的表达式。当收发平台取适当的参数时,数值计算表明BiSAR是可以对一定条件下的海浪成像,并比较了单站SAR和双站SAR海浪图像的异同点。     

福清湾港口工程中海浪要素的分析研究

本课题对福清湾的海浪要素进行了较系统的研究，并在几个方面对海浪的极值估计问题进行了专门探讨。一是选用基于文氏海浪理论谱原理的波浪折绕射联合模型方法分析外海海浪在福清湾水域传播的衰减程度，其次是采用新订正的浅水风浪公式分析湾内有限风区的浅水风浪状况，同时也对这一海区的实测海浪特征进行综合分析，以便能够使港口工程规划和设计部门对福清湾的海浪影响程度有较全面的了解。