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。     

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...     

基于图形处理器的海浪仿真研究

提出了一种新的海浪数学模型构造算法,利用基本噪音函数构建Perlin噪音函数,并利用Perlin噪音函数生成的高度场为海浪中的水质点提供高度采样源。同时针对海浪仿真中计算量大的问题,以及依赖CPU完成图形运算的不足,提出用图形处理器(GPU)中的顶点着色器和像素着色器实现海浪的仿真,以平衡CPU和GPU的负载,确保仿真实时和逼真的视觉效果。     

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。     

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。     

未破碎变浅随机海浪的波高统计分布

利用青岛海洋大学海洋实验室现代化的大型水槽,设计进行了多种海浪强度下,由深水传入近岸不同坡度水底上的变浅随机海浪的模型实验,依据实验资料统计分析结果表明,对近岸变浅随机海浪而言,其波高分布不再符合Ｒａｙｌｅｉｇｈ分布,与ГЛУФОВСКИЙ的经验分布也有差异,它不仅与参量Ｈ＝Ｈ／ｄ有关,且与表征深水海浪的波形特征量Ｈ０／Ｔ０有关,并获得其经验关系,为实验应用变浅随机海浪的波高统计分布提供了可能。     

海冰对海浪影响研究综述

受全球气候变化的影响,极区海浪尤其是北极海浪在过去几十年发生了显著的变化,使得海冰边缘区海冰与海浪的相互作用愈发显著。本文从物理海洋学的角度出发,较系统地总结了海冰对海浪作用研究的国内外现状,从理论和实测的角度分别探讨了海冰对海浪能量的耗散及其引起的波动频散关系的变化,同时分析了当前海冰覆盖海域海浪的数值模拟与现场观测研究,指出了未来开展有冰海域海浪数值模拟与预报所面临的主要问题,并对该方向今后的研究做出展望。总体来看,尽管海冰对海浪作用的机理复杂且与海冰类型高度相关,但是海冰对海浪能量的衰减与传播距离基本呈指数关系,并且海冰会一定程度上影响海浪的传播速度。未来依然需要更多不同海冰类型下海浪的观测数据以开展进一步的机理分析、模型检验和参数校准,进而实现高精度的业务化预报。     

海浪预报知识讲座 第四讲 海浪监测与预报系统

１ 海浪观测 海浪预报和气象预报一样是建立在广泛而实时的资料来源基础上。许多海洋国家在建设和完善本国的海洋观测网的同时，积极参加联合国政府间海洋学委员会（ＩＯＣ）和世界气象组织（ＷＭＯ）联合筹建的“全球海洋环境监测网” 的活动。 目前实时收集、传输、处理和交换海浪资料主要依靠国家和国际海洋监测网。海浪观测主要由志愿测报船、海洋遥测浮标、海上作业平台和岸边海洋站进行。 海洋站海浪观测项目有海况、波型、波向、波高、周期、波长和波速。海况和波型通常采用目测方法，波型分为风浪、涌浪、以风浪为主的混合浪、以涌…     

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。     

关于固定点波面海浪模型的理论研究

固定点波的海浪模型对研究船舶操纵与控制是十分必要的.皮尔逊(Pierson)在1952年最先利用谱来描述海浪并提出固定点波面的一种运动模型,即海浪模型[1,2].     

当前海洋波浪测量的技术特点和实测分析

全面地比较和总结了当前包括压力式测波、声学式测波、浮标式测波和遥测式测波在内的几种主要的海洋波浪测量方法的技术特点;对相应类型的典型代表型号的仪器主要技术指标进行了对比;对不同类型测量方法及其对应的仪器的具体适用环境给出了分析和建议。实际结合了ADCP,AWAC,Wave Duo测波浮球等几种海洋波浪测量仪器于2014年12月在江苏省南通市近海相近区域的同步实测数据,对这几种仪器的海洋波浪测量的响应和过程特征进行了对比和分析,这对相关的海洋波浪测量技术和对应的测波仪器设备特点也是一个很好的验证。     

Effects of Second Order Scattered Wave in Stratified Ocean

By using the theories on Stokes multicolored water waves and taking the two- layer ocean as a basic model of stratified ocean, the paper analyzes the problems related to the effects of the nonlinear water wave on offshore structures. A mathematical expression is presented to describe second order wave radiation conditions. Using integral principle, the analytical integral solutions are given to evaluate second order scattered wave loads on general vertical circular cylinders in the two-layer ocean, and the special recurrence formulas for infinite integrals over free and stratified surfaces are derived.     

Information System for Ocean Wave Resources and Its Application to Wave Power Utilization

An information system for ocean wave resources and its application to wave power utilizationare indtroduced.It can manage,analyze and process the data in the monthly report of ocean wave observa-tion records of the State Ocean Administration,and can provide various kinds of curves and numericalcharacters of statistics.This system has been put into utility in Guangzhou Institute of Energy Conversion(GIEC),the Chinese Academy of Sciences since 1996.An application example is given of theinverstigation and analysis on ocean wave resource of the Nan Ao Island,Guangdong Province,where a100 kW onshore OWC(oscillating water column)wave power station will be built.The wave power distri-bution is obtained in different wave directions for different wave periods.It is found that 70 percent of thewave power comes from the direction of ENE,and more than 95 percent of the wave power is related withdirection E.The average wave power density is about 3 kW/m,and more than 80 percent of the wavepower is distributed in the     

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。     

Determination of Ocean Wave Period from Altimeter Data Using Wave-Age Concept

This study makes use of the concept of wave age in estimating ocean wave period from space borne altimeter measurements of backscattering coefficient and significant wave height. Introduction of wave age allowed better accounting of the difference between swells and wind waves. Using two years (1998 and 1999) data of TOPEX/Poseidon altimeter and ocean data buoy observations in the Indian Ocean, coefficients were generated for wave period, which were subsequently tested against data for the years 2000 and 2001. The results showed the wave period accuracy to be of the order of 0.6 sec (against 1.3 sec obtained with the semiempirical approach, reported earlier).     

Determination of Ocean Wave Period from Altimeter Data Using Wave-Age Concept

This study makes use of the concept of wave age in estimating ocean wave period from space borne altimeter measurements of backscattering coefficient and significant wave height. Introduction of wave age allowed better accounting of the difference between swells and wind waves. Using two years (1998 and 1999) data of TOPEX/Poseidon altimeter and ocean data buoy observations in the Indian Ocean, coefficients were generated for wave period, which were subsequently tested against data for the years 2000 and 2001. The results showed the wave period accuracy to be of the order of 0.6 sec (against 1.3 sec obtained with the semiempirical approach, reported earlier).     

海洋背景磁场模拟计算及东中国海表层磁场分布

海洋中海水的运动会切割地球磁场,生成微弱的电场,进而在海洋内部和周围空间激发感生电磁场,即约为地球磁场一万至十万分之一的微弱海洋背景磁场.文中针对海洋背景磁场的生成机制及近几十年来对海洋背景磁场的理论研究,结合世界磁场模型WMM2005,模拟计算了三种典型的海洋运动--海浪、海流、内波所产生的感应磁场,建立了海洋背景磁场的数值计算模型,并在此基础上设计开发了海洋背景磁场的模拟计算软件.最后用卫星多传感器资料驱动普林斯顿海洋动力学模式,得到的东中国海2005年海洋表层环流数据,模拟计算了东中国海海表层磁场分布,对其磁场变化与分布规律作了简要分析.     

一种基于波浪能的海洋立体观测系统及应用

随着海洋波浪能发电技术的发展和成熟,其在海洋观测领域的应用受到关注和研究。自主设计并研制了一种集波浪能发电、海表/海底同步观测、实时4G 通信传输、远程无线控制于一体的海洋立体观测系统,于2021 年7 月在珠江口万山岛海域通过锚泊系留方式布放,开展海上波浪能供电和观测应用试验。海试期间连续获取了海底原位观测视频数据,以及海表波浪变化和波浪能发电参数等监测数据,并对波浪能发电电流、电压和功率进行了统计分析,讨论了波浪能发电水平受波浪变化的影响,分析了两者之间的相关性。试验结果表明：利用波浪能供电的海洋观测系统具备连续、长周期、全天候观测的优势和潜力,源源不断的波浪能可保障海洋观测系统的稳定观测和数据可靠传输,实现了海洋观测系统长期独立运行所需的绿色高效供能,验证了波浪能在海洋观测领域应用的可行性和先进性。     

海浪对海洋上层的动量与混合作用分析

分析了波浪影响海洋环流的3种机制，给出了波浪对海流的雷诺应力表示、搅拌混合系数表示以及对温盐扩散的搅拌混合系数表示；计算了东中国海区域的波浪动量作用、搅拌混合系数空间分布和时间演化，进而定量分析了波浪对表层海流的动量输送及对海洋上混合层与跃层形成的作用。     

珠江口近海海域海浪预报方法研究

根据珠江口近海海域的风区和水深等特点,将该海域划分为4个区域,结合港口规范方法、SMB 方法、适用于深浅水的风浪要素计算方法、原苏联预报模式以及莆田海堤试验站方法等 5 种风浪经验预报模式,对该海域 2004～2005 年的风浪进行后报、检验和订正,总结出对应不同区域最适合的风浪预报方法.