基于MEMS加速度计空投浮标的波浪测量方法试验研究

针对基于MEMS加速度传感器的空投波浪浮标存在采样频率与测波精度低的问题,根据频域衰减积分算法,提出一种相应的波浪测量算法,为了验证该算法测波的准确性,开展了多功能水槽试验研究。该算法旨在将MEMS加速度传感器输出的加速度与姿态角转化为浮标运动的波形,首先将加速度与姿态角信号进行竖向处理获得竖直方向的加速度,再利用离散傅里叶变换将竖向加速度转化为频域内的加速度复数序列,然后引入控制函数减弱低频噪声,经过频域积分、离散傅里叶逆变换、时域积分获得竖直方向的位移,最后通过后处理得到最终的波形。多功能水槽试验采取10中不同波高和周期的工况,对比空投波浪测量浮标与波高仪的测量结果,试验结果表明,浮标的测量误差在10%以内,达到测波标准。     

基于海洋监测设备水动力试验的波浪测量系统研制

针对传统分布式波浪测量系统缺乏总体监控管理、采集同步性不高的问题,研制一种新型分布式波浪测量系统。系统由多个前端数据采集器和数据监控管理服务器组成。系统完成上电加载后,数据监控管理服务器首先对前端数据采集器的时间同步。数据采集器对采集进行精确定时、触发和同步控制,从而同步采集多通道数据。数据监控管理服务器实现对波高、周期数据的实时监控、统计分析、存储、查询和下载。多组不同工况比对试验表明,新型波浪测量系统不仅对试验数据具有较好的监控管理能力,且测量准确,具有较好的应用前景。     

船基激光法波浪测量仪器的研究

介绍了船基激光法波浪测量仪器研制的可行性。船载激光测波是利用舰船作测量平台,在水面上方设置激光测距装置,以一定的频率测量探头与水面的垂直距离,分析所测距离信号的变化规律,可以得出波浪高度、周期等信息,描述出波浪的形态和变化规律。文章提出了测量原理,分析了可能遇到的测量误差,给出了相应的解决措施,得出了研究开发船基激光法波浪测量仪器的可行性结论。     

基于GNSS浮标的波浪反演技术研究

波浪观测在海洋环境预报、海洋工程建设、海洋资源调查、航海安全等领域具有重要作用。基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）浮标进行波浪观测的方法具有全天候、实时、准确度高、价格低等诸多优点,同时还可以在浮标上集成其他海洋环境测量仪器,因此越来越受到世界各国研究者的重视。本文提出一种基于GNSS浮标的波浪参数反演方法,并成功应用于浙江温州海域,在海试过程中,同公认的波浪骑士浮标对比,平均波高相关系数达到0.95,标准差为4.06 cm,平均波周期相关系数为0.92,标准差为0.24 s,完全符合国家标准。本文所用浮标系统还可以搭载多种海洋环境要素观测传感器,可将数据实时传输至接收终端,具有较高的应用价值。     

声学波潮仪波浪测量要素的试验分析

坐底式声学波潮仪采用遥测方法进行表层波浪测量,不干扰波浪场,测量准确度高。现有国产声学波潮仪只具备波高、波周期和潮汐测量能力,欠缺波向测量功能。针对仪器国产化需求,研制一种新型坐底式波潮仪,可同时测量波高、波周期、波向、潮汐和温度,是一种先进的海洋监测设备。本文采用基于多向不规则波的仿真模型对比声学波潮仪和诺泰克浪龙的方向谱反演能力,2019年3月在山东省海洋环境监测技术重点试验室下属岸边试验站进行比测试验,比测仪器为挪威诺泰克浪龙,实测数据分析表明,声学波潮仪和诺泰克浪龙总体上吻合好,验证了声学波潮仪的波浪测量准确性。     

基于海洋结构谱响应波浪载荷参数识别

波浪谱是研究随机波浪的主要方法,也是海洋工程设计的重要依据.介绍在线性波情况下圆柱形结构响应施加了白噪声之后频域内的载荷识别方法,根据谱分析的方法,考虑线性波前后桩腿相位差的影响,比较单个频点反演与采样频率内利用对频率取矩法反演结果的准确度,结果表明在已知波浪谱的情况下利用矩来进行反演识别有明显的优越性.     

基于图像测速的波浪破碎两相速度场测量方案探讨

针对波浪破碎试验中气泡区速度与水体速度无法同时测量的难题,基于实验室条件,搭建了粒子图像测速（PIV）和气泡图像测速（BIV）系统,采用声学多普勒测速仪（ADV）对PIV测量精度和不同场景下BIV测量精度进行了细致的验证,并设计多种试验方案以期实现BIV与PIV的同步耦合测量。试验结果表明,7W激光+后置灯的优化照明方案,其耦合测量的气泡区速度代表参数与标准BIV照明方案的结果误差小于5%,且耦合测量的气泡区下方水质点的速度曲线与标准PIV测量结果吻合,表明该改进方案满足PIV与BIV耦合测量的条件。本文实现的PIV与BIV耦合测量有利于优化测量和分析工作,减小破碎波浪重复生成的影响,有利于提高测量精度,为大范围波浪破碎速度场的快速测量提供了新的方案。     

海洋测深中的波浪效应改正技术

以GPS海洋测量手段为代表的现代海洋测量技术已经形成,海洋测量的测深、定位两大主题已得到较好的解决。但是,海洋水深测量数据的改正和归算理论与方法还需要进一步改进。本文对海洋测深中的波浪效应问题进行探讨,提出了波浪效应改正技术,为提高精密海底信息场测量与表征的精度,建立了海洋水深测量数据的改正和归算问题中由波浪效应引起的相关测深改正的数学模型。     

GNSS漂流浮标实时在线波浪测量技术及其软件实现

波浪是一种重要且复杂的海洋水文要素,对海浪进行稳定、长期、有效的监测具有重要意义。针对传统波浪观测设备价格昂贵、实时性差的问题,本文研究了基于全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System, GNSS）载波相位历元差分算法的漂流浮标实时在线波浪测量技术及其实现方法,包括硬件选型及组成、实时在线软件的设计思路和工作原理。通过比较分析近海及远海试验的实时回传测波结果,验证了GNSS漂流浮标实时在线波浪测量技术及其软件的可行性和精确性。在近海试验中,对比2套测试浮标实时回传结果与Datawell DWR-G4浮标事后导出结果,表明两者有效波高差值的均方根（Root Mean Square, RMS）分别为6 cm和4 cm,优于主流测波浮标产品技术指标（0.1 m+5%H,H为波高）,两者平均周期差异RMS分别为0.48 s和0.49 s,要素反演性能良好。在远海试验中,4套测试浮标实时回传的有效波高和平均周期结果与再分析产品呈现出较高的一致性。     

基于非静压模型的波浪空间聚焦研究

为研究波浪聚焦特性,分析极端波浪的产生机理,采用非静压模型通过数值模拟的方法对波浪聚焦的影响因素进行了详细研究。本文采用SWASH非静压波浪模型,模型垂向均匀分三层以保证足够的色散精度以及非线性精度来高效准确的模拟波浪在变化地形上的传播。研究发现在最大波浪未发生破碎时,波浪在半圆形凸起斜坡浅滩上传播,波浪聚焦是波高增大的最主要原因。初始kR(波数与浅滩半径乘积)值对波浪在该地形上的聚焦特性有着重要影响。初始kR越大,最大波高位置距聚焦地形坡脚的距离越远。当kR在1.4π~4.05π之间时,随着kR的减小,最大相对波高先增大后减小,当kR=2.45π时,最大相对波高达到极大值,可达2.48倍初始波高。     

Regional Frequency Analysis of Significant Wave Heights Based on L-moments

1 .IntroductionIn orderto minimize riskand maximize efficiencyincivil engineering design,statistical and prob-abilistic methods are applied to past events to predict the exceedance probability of future events(Schulze ,1984) .Inthe planning and design of …     

基于MPI的LAGFD-WAM海浪数值模式并行算法研究

在LAGFD-WAM海浪串行数值模式基础上,利用MPI信息传递机制实现其并行化。通过对模拟区域合理划分,对数据采取分块加载,实现了各个节点的负载平衡;通过对算法的改进实现了粗粒度计算,大幅度减少了通信量,从而提高了程序的执行效率。对串行计算和并行计算的效率比较表明,本文建立的方法能够得到较高的加速比。对全球海浪模式,加速比和CPU数目大致呈线性关系。对高分辨率的区域海浪模式,在128 CPU条件下加速比可以达到91.9。     

摆式波浪能转换装置固有圆频率理论计算研究

研究摆式波浪能转换装置固有圆频率的理论计算方法,主要探讨了船舶振动计算模型、铰接塔平台计算模型、纵摇体计算模型.通过理论计算得到不同方法下的固有圆频率,同时为了验证理论计算的正确和合理性,进行了水槽模拟试验,确定铰接塔平台计算模型是一种最佳的固有圆频率理论计算模型,为以后摆板设计提供重要依据.     

波浪仪器海上比测试验方法研究

波浪测量仪器由于观测对象的随机性和本身工作原理的多样性,很难通过室内实验进行计量检定,而海上试验的进行通常采用仪器比测的方式开展,文中就波浪测量仪器进行实海况仪器比测试验的方法进行了研究和探讨。首先通过严格选取试验环境、选择合适的试验参照仪器并规定统一的试验方法和试验流程,确保比测试验获得的数据具有真实的可比性。然后进一步通过对试验数据的处理和分析,对波浪仪器的准确性、可靠性和稳定性等仪器性能进行了分析,以期对波浪仪器比测试验标准规范的建立提供理论参考。     

波流水槽模拟波浪技术的研究

介绍了实验室的造波机系统和造波特性及其在模型试验中的应用,并讨论了实验室内模拟海浪的检验标准及其方法。并对造波机应用前景进行讨论,对不规则波造波机进行物模试验具有一定的现实意义。     

A Unique Solvable Higher Order BEM for Wave Diffraction and Radiation

- For the discretization of higher order elements, this paper presents a modified integral domain method to remove the irregular frequencies inherited in the integral equation of wave diffraction and radiation from a surface-piercing body. The set of over-determined linear equations obtained from the method is modified into a normal set of linear equations by superposing a set of linear equations with zero solutions. Numerical experiments have also been carried out to find the optimum choice of the size of the auxiliary domain and the discretization on it.