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波浪分离新算法

中国海洋平台 2006年第3期21卷 31-35页

作者：孙立志韩丽华大连理工大学大连116024

介绍了在波浪与建筑物相互作用的物理模型试验中的两种新的波浪分离方法:基于Hilbert变换的解析方法及插值方法。应用该两种方法可以精确地估计入射波和反射波的幅值以及反射系数等参数,能够获得入射波和反射波之间的相位信息,可以很好... 详细信息

介绍了在波浪与建筑物相互作用的物理模型试验中的两种新的波浪分离方法:基于Hilbert变换的解析方法及插值方法。应用该两种方法可以精确地估计入射波和反射波的幅值以及反射系数等参数,能够获得入射波和反射波之间的相位信息,可以很好地应用在波浪分离中。将由该两种方法得到的反射系数与传统的Goda的方法进行了比较,证明上述两种方法的可靠性,并通过数值模拟和物理模型实验证实了所得的结果与实际值吻合得非常好。

关键词：解析方法插值方法波浪分离反射系数

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二维自由入反射波浪频域分离方法研究

港工技术 2019年第1期56卷 1-5页

作者：杨明中交第一航务工程勘察设计院有限公司天津300222

波浪传播过程中遇到障碍物或陡峭的岸坡会发生反射,入反射波相互叠加形成相位锁定的波浪场。在海洋工程海动实验中往往需要分离出入反射波并确定海岸结构物的反射系数。本文调研了在不同的水流、地形条件下二维自由波的频域分离方法,对... 详细信息

波浪传播过程中遇到障碍物或陡峭的岸坡会发生反射,入反射波相互叠加形成相位锁定的波浪场。在海洋工程海动实验中往往需要分离出入反射波并确定海岸结构物的反射系数。本文调研了在不同的水流、地形条件下二维自由波的频域分离方法,对其归纳整理,分析其适用条件,以期能在其他研究人员应用这些方法时为其提供参考。

关键词：二维自由波波浪反射波浪分离傅立叶变换海岸结构

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太湖梅梁湾湍流对风浪的响应机制

水电能源科学 2022年第12期40卷 59-63页

作者：袁媛王健健胥瑞晨刘艺轩渠姗南京信息工程大学水文与水资源工程学院江苏南京210044 河海大学环境学院江苏南京210044

太湖为典型的风生流浅水湖泊,极易受到扰动而使整个水体的水动力结构发生改变。基于野外实测气象与高频水动力数据,分析风场对太湖梅梁湾水体垂向各层的流态影响,并量化不同季节风速风向与近底层湍动能响应关系,同时剥离风浪与涌浪对垂... 详细信息

太湖为典型的风生流浅水湖泊,极易受到扰动而使整个水体的水动力结构发生改变。基于野外实测气象与高频水动力数据,分析风场对太湖梅梁湾水体垂向各层的流态影响,并量化不同季节风速风向与近底层湍动能响应关系,同时剥离风浪与涌浪对垂向各层湍流的影响,探讨梅梁湾湍流对风浪的响应机制。结果表明,受风场影响,梅梁湾垂向流场存在季节性切变,夏季切变层由中层逐渐下移,导致近底层湍动能对风向响应也较春秋两季差;各季节近底层湍动能与风速成线性正相关关系,风向与湍动能成正弦函数关系;将波浪剥离为涌浪和风浪,风浪波要素与湍动能相关性较未剥离的波浪高;水体受风场影响产生波浪破碎,波能转化为湍流动能并消散为垂向紊动,导致下层水体与风浪响应效果最好。结果可为进一步研究浅水湖泊沉积物再悬浮的微观机制及水-土界面营养物质迁移机制提供参考。

关键词：太湖湍流风浪波浪分离

波浪的非线性对斜坡堤反射和透射性能影响的试验研究

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水运工程 2021年第8期 18-23页

作者：赵刘群赵汝博马玉祥中交四航局第二工程有限公司广东广州510230 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室辽宁大连116023

防波堤的反射和透射性能是评价防波堤的重要指标。通过物理模型试验研究不规则波作用下波浪的非线性对斜坡式防波堤的反射和透射的影响。应用基于小波变换的时域入反射波浪分离方法分析防波堤前的入射波和反射波,进而得到防波堤的反射... 详细信息

防波堤的反射和透射性能是评价防波堤的重要指标。通过物理模型试验研究不规则波作用下波浪的非线性对斜坡式防波堤的反射和透射的影响。应用基于小波变换的时域入反射波浪分离方法分析防波堤前的入射波和反射波,进而得到防波堤的反射系数和透射系数,并将试验分析结果与现有斜坡式防波堤透射系数结果进行对比,讨论不规则波浪的非线性和水位对反射和透射的影响。结果表明,防波堤的反射系数随着波浪非线性和水位的增加而减小,随着波浪非线性的增强,波浪的透射系数减小,而水位越大透射系数越大;现有的防波堤透射系数公式计算的结果均偏小,特别是高水位情况下更为显著;所采用的防波堤具有较好的阻挡入射低频波浪的功能。

关键词：物理模型试验斜坡式防波堤透射系数波浪分离

近岸水域波流相互作用的Boussinesq方程模拟

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近岸水域波流相互作用的Boussinesq方程模拟

作者：李洪义大连理工大学

学位级别：硕士

近岸水域波浪和水流往往同时存在,水流对波浪的变形和能量的传递分布有很大的影响,如多普勒效应,顺流会减小波高增大波长,逆流会增大波高减小波长。同时,波流相互作用也会影响泥沙运动,对船舶航行也会带来困难。因此,波流相互作用在科... 详细信息

近岸水域波浪和水流往往同时存在,水流对波浪的变形和能量的传递分布有很大的影响,如多普勒效应,顺流会减小波高增大波长,逆流会增大波高减小波长。同时,波流相互作用也会影响泥沙运动,对船舶航行也会带来困难。因此,波流相互作用在科学和工程上越来越受到重视。由于近岸水域水深较浅,非线性强,改进的Boussinesq是很好的研究近岸波浪与水流相互作用的模型。本文采用完全非线性Boussinesq模型,色散精度达到了Pade[4,4]阶,并在方程中加入均匀定常流来模拟波流相互耦合作用在潜堤上的演化过程。方程求解采用有限元差分,采用Wei和Kirby提出的有限差分格式,在计算域边界设置海绵层模型来减小波浪的反射并使用域内造波。数值模拟结果与Luth和Dong等实验结果进行了对比,验证了模型的准确性和可行性。波浪在遇到建筑物时可能会发生反射、折射和绕射。本文应用时域分离方法采用多个测点来分离高阶谐波,并应用最小二乘法来减小由于波面不稳定引起的误差,对分离结果进行了对比,该方法精度较高,效果良好。波浪在潜堤上的演化的过程非常复杂,不同阶谐波、同阶谐波的自由和约束波间会发生能量的传递,而水流作用存在时会影响它们之间的能量传递。本文讨论了不同水流方向和速度存在时规则波的高阶谐波和双色波产生的低频波浪在潜堤的演化过程,并总结了水流对波浪在潜堤上能量演化的影响。

关键词： Boussinesq模型高阶谐波约束波自由波低频波浪波浪分离

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基于图像识别的波面测量及空间特性研究

基于图像识别的波面测量及空间特性研究

作者：王家伟天津理工大学

学位级别：硕士

在波浪试验中,波浪要素观测是一项重要的研究内容。其中波高的测量是波浪要素里最基础的一项。本文主要研究对象为实验室内的波浪水槽,并将该测量测量系统在大规格波浪水槽进行适配,提出基于图像识别的波面测量方法。本文主要的研究内... 详细信息

在波浪试验中,波浪要素观测是一项重要的研究内容。其中波高的测量是波浪要素里最基础的一项。本文主要研究对象为实验室内的波浪水槽,并将该测量测量系统在大规格波浪水槽进行适配,提出基于图像识别的波面测量方法。本文主要的研究内容如下:首先本文从波浪观测中常用的波高测量方法及应用场景、测量精度及量程、稳定性等方面进行分析,并介绍基于图像识别的测量方法在波浪测量领域的应用,总结出图像识别在波浪测量中相对传统测量仪器特有的优势,提出一种新的实验室波面测量方法——基于图像识别的波面测量方法。其次,介绍图像识别测量波面的原理:俯视拍摄波浪水槽壁面及波浪表面,通过摄像机获取连续波面图像,利用阈值分割提取波面水位值计算波高值。利用这一基本原理及依据波浪测量的要求:进行图像畸变校正、图像感兴趣区域设定、图像灰度处理、图像滤波与增强、图像二值化、图像形态学处理进行波面像素坐标提取,通过图像标定关系将像素值转化为水位值,利用上跨零点法计算得到波高、周期波浪要素。进而介绍图像识别测量波高系统,针对大比尺波浪水槽波浪测量要求,选取测量系统中布置的摄像机参数、喷涂波浪水槽壁上标尺,采集视频数据等。最后,通过人工读数建立标准波高对照组及电容式波高传感器所测数据与图像识别波高测量结果进行对比,得出结论,图像识别波高测量方法测量精度较好,满足波浪试验中波浪的测量要求。再次,利用波浪识别结果对波浪非线性特征量从空间域及时间域上分析,统计了规则波工况下,各自波高在空间域及时间域上的分布的不对称度、峰度、偏度,并通过数据统计结果表明:在空间域及时间域上二者非线性特征量变化趋势保持一致,在数值上空间域的峰度及不对称度均大于时间域上的计算值,而空间域上的偏度计算值要小于其在时间域的计算值。在周期相同,波高不同的条件下,三个特征量均有随波高增大而增大的趋势。在波高相同,周期不同的条件下,偏度随着周期的增大而减小,不对称度和峰度随着周期的增大而增大,该结论对今后的波浪形态研究具有一定参考意义。并运用空间波面的测量结果,对规则波及不规则波进行波浪入反射分离,对工程试验中的波浪分离具有很高的应用价值。最后,对图像测量波高的方法进行总结,分析产生测量误差的原因,提出优化的方向,对该测量系统适用场景进行分析。

关键词：波高测量图像畸变校正图像识别非线性特征量波浪分离