复Morlet小波方法遥感反演海浪波长和水深的仿真分析

利用海浪造成的遥感影像波纹状特征,可以基于小波方法反演海浪波长,进而利用海浪波长随水深变浅而变短的特点反演浅海水深.选择复Morlet小波方法,采用理想波面数据和FUNWAVE模式数值模拟的波面数据代替遥感资料进行仿真研究,讨论资料分辨率和子图分割对波长及水深反演的影响.理想波面数据反演波长的结果表明,在波长空间无变化...     

划分风浪与涌浪的一个新判据——海浪成份及其在南海的应用

使用风浪谱的零阶矩（Ｍｏｗ）和混合浪谱的零阶矩（Ｍ０）定义的混合浪能量成份因子，作为划分风浪与涌浪一个新判据，给出了混合浪能量成份因子和混合浪波高成份因子的计算公式，根据混合浪波高成份因子的计算公式，使用ＧＥＯＳＡＴ卫星高度计５０个重复周期的资料，计算了南海海域高成份因子及其月变化规律，资料的样本长度是１个月，计算结果表明该海域的混合浪波高成份因子具有明显的时间变化规律，海浪在１１，１２，１，２月     

SWAN模型风能输入项的改进与验证

为了分析第三代海浪数学模型——SWAN模型的风浪模拟能力,分别计算了恒定风场和台风时变风场下的波浪场.恒定风场中假定不同的风速及风区长度,通过比较SWAN模型与SMB方法等经验风浪公式的计算结果,得出SWAN模型风浪模拟的适用范围.针对大风速下计算波高偏大的情况,通过分析参考波速引起的输入风速变小及拖曳力系数饱和等因素,提出了风能输入项的修正方法,并采用同步观测的风、浪资料对修正前后的计算结果进行了比较验证.结果表明,在大风速情况下,修正后的SWAN模型的模拟波高更接近于经验公式结果及实测数据.在SWAN模型风能输入项中引入参考波速引起输入风速减小及对拖曳力系数饱和因素的修正,可以更好地模拟大风速下的波浪场.     

Higher order Boussinesq-type equations for water waves on uneven bottom

Higher order Boussinesq-type equations for wave propagation over variable bathymetry were derived. The time dependent free surface boundary conditions were used to compute the change of the free surface in time domain. The free surface velocities and the bottom velocities were connected by the exact solution of the Laplace equation. Taking the velocities on half relative water depth as the fundamental unknowns, terms relating to the gradient of the water depth were retained in the inverse series expansion of the exact solution, with which the problem was closed. With enhancements of the finite order Taylor expansion for the velocity field, the application range of the present model was extended to the slope bottom which is not so mild. For linear properties, some validation computations of linear shoaling and Booij' s tests were carried out. The problems of wave-current interactions were also studied numerically to test the performance of the enhanced Boussinesq equations associated with the effect of currents. All these computational results confirm perfectly to the theoretical solution as well as other numerical solutions of the full potential problem available.     

基于分形融合FBM的海浪模型研究

海浪模拟作为非线性模拟代表方向之一。国内外研究划分为两种派系,由此产生的各种单一模型都不能满足逼真、快速和可控的需求。提出了一种新的改进海浪模型。该模型融合了分形的分数布朗运动曲面模型,以及经典的线性叠加浪谱Gerstner模型;并通过两种模型产生高度场的权重比值,来对海浪模拟进行调节和控制。实验证明,新模型生成的海浪逼真度高,能够产生大面积海面,改变视点,可以通过人为参数设定改变海浪海况;与经典模型相比,具有计算效率好、逼真度高、可控性好的优点,说明新模型在海浪模拟模型研究方面具有一定的改善。     

海浪感应电磁场特性研究

为了研究海洋环境电磁场对海上低频电磁场探测的影响,首先推导了三层介质中海浪速度函数,再利用电磁场边界条件求解麦克斯韦方程组,建立了三层介质中海浪运动产生感应电磁场的数学模型.在仿真分析基础上进行了浮动平台和沉底固定平台的海浪感应电磁场测量实验,结果表明:海浪感应电磁场频率集中在0.5 Hz以下,大小和频率都与海浪速度密切相关,海浪速度越快频率越低,3级海况下海浪感应电场可达数μV/m量级,感应磁场可达0.5 nT量级.     

自然海况下波浪特性的初步研究

通过分析大量的海外浮标观测资料，发现波龄和无因次波高之间存在着非常好的相关性，自然海况下的波浪场满足3/5指数律，其波龄可达到几十，远远超过风浪波龄的上限1.4，说明波浪组成波之间波-波共振非线性相互作用是波浪内部结构的主要调节机制，使波高和周期之间具有很好的相关性。     

海滩上的非线性海浪

大多数人认为低振幅海浪非常近似于线性的,然而这却与实际情况相去甚远。美国博尔德市(Boulder)科罗拉多大学(Universityof Colorado) 的阿布洛维提兹(Mark Ablowit)和鲍尔温(DouglasBaldwin)就对墨西哥努埃沃瓦尔塔(Nuevo Vallarta)的两处平坦海滩和美国加利福尼亚州的威尼斯海滩(Venice beach)每天发生的非线性交互作用做了报告。     

基于RF-WOA-VMD-BiGRU-Attention的神经网络模型在海浪预测中的应用

海上风电场的海况数据极其复杂导致用于海浪高度预测的输入参数极其不稳定,筛选出关键信息,提高输入参数的质量可以极大地提高海浪高度预测的准确性。以乐亭菩提岛风电场近一年的海上数据为基础,构建了一种基于随机森林(random forest, RF)、鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)、变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)和双向门控循环单元(bidirectional gated recurrent unit, BiGRU)的海浪预测模型。该模型利用随机森林对环境特征等输入变量进行筛选,有效减少数据冗余,然后基于WOA-VMD模型自适应确定最优参数和自适应分解原始序列,提高数据质量并消除数据噪声的干扰。此外,针对海浪预测提出了一种基于注意力机制优化的BiGRU算法,随机森林的注意力机制将为BiGRU的隐藏层状态分配不同的权重,加强关键信息的影响。实验结果表明该模型和其他模型对比,输入质量更高,预测精度更高,拟合程度更准确,对风电场海浪预测有着重大意义。     

双自由度海浪发电实验机

通过对海浪的研究,设计出一种二维的海浪发电装置,并使用经典波浪模型对装置的发电效率进行计算以及探索如何提高发电效率.此装置可用于研究浮子结构对发电效率的影响,并可作为实验教学仪器供学生探索研究,弥补了海浪发电教学环节的空白,对提高教学质量和激发学生创新能力有着重要的意义.