[發(fā)明專利]一種基于速度衰減函數(shù)的波浪邊界層最大速度剖面預(yù)報(bào)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210544017.8
• 申請(qǐng)日: 2022-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114896907A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂林;唐國(guó)強(qiáng);滕云飛;喬?hào)|生;李臣;王濱;高山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué);中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/28
• 分類號(hào): G06F30/28;G06F111/04;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 遼寧鴻文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21102
• 代理人: 許明章;王海波

1.一種基于速度衰減函數(shù)的波浪邊界層最大速度剖面預(yù)報(bào)方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、建立波浪邊界層最大速度剖面預(yù)報(bào)公式

考慮海床糙率高度以及邊界層厚度對(duì)速度分布的影響作用，在速度衰減函數(shù)中引入長(zhǎng)度尺度，獲得關(guān)于λ₁、λ₂和p的三參數(shù)速度衰減函數(shù)χ(z)；

u(z)＝[1-χ(z)]U_m (2)

其中，λ₁和λ₂為長(zhǎng)度尺度，分別用于描述海床糙率高度以及邊界層厚度對(duì)速度分布的影響作用；p為指數(shù)參數(shù)，用于調(diào)節(jié)速度分布不滿足對(duì)數(shù)率規(guī)律的情況；u(z)表示最大水平速度在垂向坐標(biāo)z處的數(shù)值；U_m表示邊界層外自由流動(dòng)區(qū)域波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度幅值；

波浪條件下最大流速剖面通過(guò)η₁、η₂和δ_J三個(gè)垂向坐標(biāo)物理量表示；波浪邊界層內(nèi)存在速度超越區(qū)域，η₁和η₂分別表示速度超越區(qū)域的下邊界和上邊界，即η₂-η₁表示速度超越區(qū)域的范圍；δ_J表示速度超越區(qū)域內(nèi)最大速度對(duì)應(yīng)的垂向坐標(biāo)；根據(jù)η₁、η₂和δ_J三個(gè)垂向坐標(biāo)物理量的定義，得到約束性條件：u(η₁)＝U_m；u(η₂)＝U_m；z＝δ_J時(shí)，利用這些約束性條件并結(jié)合公式(1)，得到η₁、η₂和δ_J的表達(dá)式；

基于公式(1)、(3)和(4)，得到最大速度偏差函數(shù)ξ_max為：

B、確定長(zhǎng)度尺度λ₁、λ₂以及指數(shù)參數(shù)p

將公式(5)與物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，經(jīng)最小二乘法擬合，確定公式(1)中的長(zhǎng)度尺度λ₁、λ₂以及指數(shù)參數(shù)p；

系數(shù)預(yù)報(bào)公式：

其中，k_s表示海床的粗糙度，取海床糙率單元特征直徑的2.5倍；A表示邊界層外波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移幅值，通過(guò)波浪理論進(jìn)行計(jì)算；對(duì)于非線性波浪情況，取波浪水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的位移幅值的最大值；

將公式(6)、(7)和(8)帶入到公式(1)和(2)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波浪邊界層最大速度剖面的預(yù)報(bào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于速度衰減函數(shù)的波浪邊界層最大速度剖面預(yù)報(bào)方法，其特征在于，所述最大速度偏差函數(shù)ξ_max中，當(dāng)λ₁＝λ₂＝λ時(shí)，χ(z)退化為二參數(shù)模型；δ_J＝λ(3π/4)^1/p，ξ_max＝6.7％。