[發明專利]一種基于Chirp Z變換的快速海浪模擬方法

無效

• 申請號: 201010623580.1
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102141612A
• 公開（公告）日: 2011-08-03
• 發明（設計）人: 丁澤剛;曾濤;楊文付;王建平;孫晗偉;董錫超
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G06F19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于Chirp?Z變換的快速海浪模擬方法，其特征在于步驟如下：

1)通過風速計算一維海浪頻譜S(ω)，一維海浪頻譜的表達式為：

S(ω)=αg2ω5exp[-1.25(ω0ω)4]γexp[-(ω-ω0)22σ2ω02]---(1)]]>

其中，α為譜形參量，且

α=0.006(U10c0)0.55---(2)]]>

U₁₀為海面以上10米高處的平均風速，c₀為主波相速度，g為重力加速度，ω為角頻率，ω₀＝g/c₀為譜峰角頻率，γ為峰升高因子，σ為峰形參量；

2)將步驟1)得到的一維海浪頻譜轉換為海浪頻率方向譜，海浪頻率方向譜的表達式為

S(ω，Φ)＝S(ω)G(Φ)??????????????(3)

其中，S(ω)為一維海浪頻譜，G(Φ)為角度Φ對應的方向函數，G(Φ)的表達式為

G(Φ)=2πcos2(Φ-Φ0),|Φ-Φ0|<π20,π2≤|Φ-Φ0|≤π---(4)]]>

其中，Φ₀為風向角；

3)將步驟2)得到的海浪頻率方向譜轉換為二維海浪波數譜S(k_x，k_y)，二維波數譜和頻率方向譜的換算關系如下：

S(kx,ky)=S(ω,Φ)2ω3g2---(5)]]>

其中，k_x，k_y分別為海浪在東向和北向的波數；

4)由步驟3)得到的二維海浪波數譜經過兩次Chirp?Z變換模擬海浪起伏，其過程為：

首先定義坐標系，將東向定義為x軸方向，將北向定義為y軸方向，將垂直向上定義為z軸方向；

二維海浪波數譜經過兩次Chirp?Z變換模擬海浪起伏，其計算式為

z(x,y)=Real{ejΘΣm=0M-1ejmΔkxxΣn=0N-12S(kx(m),ky(n))ΔkxΔkyejφmn·ejnΔkyy}---(6)]]>

其中，z(x，y)為海浪的起伏，Real{·}為取復數實部函數，Θ為補償相位，Δk_x，Δk_y分別為東向和北向的波數間隔，M，N分別為東向和北向的波數采樣點數，x，y分別為東向和北向的海面坐標，φ_mn為隨機相位。