[发明专利]一种推板造随机波的方法

摘要

本发明公开了一种推板造随机波的方法，包括如下步骤：（1）建立波浪数值水槽，（2）在水槽的造波端Xmin添加一块具有一定厚度的可移动推板，在末端添加多孔介质作为消波结构；（3）获取随机波参数；（4）判断是否第一次造随机波；（5）生成随机的初相位；（6）根据获取的dum5值判断计算P‑M谱还是Jonswap谱；（7）计算此时的波长L；（8）计算Jonswap谱；（9）依据线性系统理论计算频率响应函数；（10）根据以上计算的初相位值、谱函数值、频率响应函数，依照线性波的叠加理论计算推板的位移速度，根据该推板速度控制推板运动即可生成随机波。本发明所公开的推板造随机波的方法，在末端添加多孔介质作为消波结构，解决了封闭边界计算域内的造波水体体积上涨的问题，能够采用封闭边界数值水槽即可模拟封闭港池的水质交换，应用范围广泛。

主权项

1.一种推板造随机波的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立波浪数值水槽，设置波浪数值水槽最左边的边界条件即造波端为Xmin、波浪数值水槽最右边的边界条件即末端为Xmax、波浪数值水槽最前边的边界条件为Ymin、波浪数值水槽最后边的边界条件为Ymax、波浪数值水槽最底边的边界条件为Zmin和大气压Zmax；(2)在波浪数值水槽的造波端Xmin添加一块具有一定厚度的可移动推板，在末端添加多孔介质作为消波结构；(3)获取以下的随机波参数：有效波高dum1，平均周期dum2，水深dum3，频率区间划分的节点dum4，dum5大于1时为Jonswap谱的最大频率、小于1时为P‑M谱两端省略的频率比例；在dum5大于1时，还需要获得dum6和dum7，其中dum6指Jonswap谱的最小频率，dum7指Jonswap的升峰因子，若想采用Jonswap来模拟计算，dum5应该输入一个大于1的数，该数等于Jonswap谱峰频率的3‑4倍；若想采用P‑M谱来计算，dum5应该输入一个小于1的数；(4)判断是否第一次造随机波，如果是则执行步骤(5)；如果不是则执行步骤(10)；(5)生成随机的初相位；(6)根据获取的dum5值判断计算P‑M谱还是Jonswap谱，如果dum5的值大于1则执行步骤(7)，否则执行步骤(8)；(7)计算此时的波长L，如果水深/波长L小于0.5，则为有限水深，需要根据公式计算深度因子，k表示波数，d表示水深，如果水深/波长L大于0.5，则为深水区域，深度因子为1；(8)根据公式计算Jonswap谱，其中最终谱函数的值为s(f)与深度因子的乘积；或者根据公式计算P‑M谱，Hs表示有效波高，γ表示强化峰值因子，σ表示峰形系数，当f≤fp时取0.07，当f>fp时取0.09；(9)依据线性系统理论计算频率响应函数ω表示圆频率，即ω＝2π/f，k表示波数，d表示水深；(10)根据以上计算的初相位值、谱函数值、频率响应函数值，依照线性波的叠加理论计算推板的位移对位移求导即可得到推板的速度，根据该推板速度控制推板运动即可生成随机波，M表示圆频率分段数目。