主动吸收式造波的吸收效果评价方法与流程

本发明涉及海洋工程，尤其涉及一种主动吸收式造波的吸收效果评价方法。

背景技术：

1、河口及近岸、海洋波浪环境十分复杂，为了分析和研究结构工程合理性，大多利用水槽造波机进行波浪模型试验获取相关数据，波浪模拟的性能和质量决定了水槽试验整体水平。但是，在造波过程中会产生一些影响试验精度的因素——二次反射波，由于场地限制，港池边界作用明显，波浪传播至池壁处会产生反射波，部分反射波继而传至造波板处产生二次反射波，若不采取措施吸收二次反射波，那么水槽内会形成多次反射，这种反射严重影响了实验中波浪特性，降低实验可靠度。因此，为了避免反射波影响试验所需波浪场，则必须进行波浪的吸收。目前水槽大多采用被动消波技术，吸收率在80%左右，其存在着占用空间大、无法吸收水槽中结构物前的反射波等局限性。主动吸收技术消除反射波是波浪模拟试验研究的难点，是提升波浪模拟相似性的关键。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种主动吸收式造波的吸收效果评价方法，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种主动吸收式造波的吸收效果评价方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：获取水槽环境参数；根据水槽环境参数进行波浪谱选择并进行行进波传递矩阵提取，得到理论频谱参数集以及传递函数矩阵；根据水槽环境参数、理论频谱参数集以及传递函数矩阵进行目标波面高程时间序列生成，得到理论目标波面高程时间序列；对理论目标波面高程时间序列进行理论波面高程分析，得到理论波面高程；

4、步骤s2：获取原始波浪时间序列；对原始波浪时间序列进行反射波多尺度征模分析并进行反射波信号重构，得到反射波信号重构数据；对反射波信号重构数据进行反射波信号识别，得到反射波信号数据；

5、步骤s3：根据反射波信号数据造波板最优位移收敛判断，得到最优位移数据；根据理论波面高程以及最优位移数据进行下一时刻造波板位置分析，得到造波板附加位移数据；

6、步骤s4：对造波板附加位移数据进行造波板附加位移重构，得到造波板附加位移重构数据；根据造波板附加位移重构数据进行毛刺平滑处理，得到造波板附加位移平滑数据；根据造波板附加位移平滑数据进行造波板运动控制分析，得到造波板运动控制信号；

7、步骤s5：获取水槽几何和边界条件数据；根据水槽几何和边界条件数据以及造波板运动控制信号进行造波板时空运动条件分析，得到网格边界条件数据以及最优时间离散化参数；根据网格边界条件数据以及最优时间离散化参数进行目标波浪模型重现，得到目标波浪场数据；

8、步骤s6：对目标波浪场数据进行吸收效果定量处理，得到吸收率值；根据吸收率值进行吸收效果评价处理，得到吸收效果综合评价数据。

9、本发明通过获取水槽环境参数，并根据这些参数进行波浪谱选择和行进波传递矩阵提取，可以得到理论频谱参数集和传递函数矩阵，进而生成理论目标波面高程时间序列，并对其进行分析得到理论波面高程，为后续的波浪模拟和控制提供了重要的理论基础和参考标准，有助于提高波浪模拟的精度和真实性。通过获取原始波浪时间序列，并对其进行反射波多尺度征模分析和反射波信号重构，可以得到反射波信号重构数据，进而识别出反射波信号数据，有效地分离出了入射波和反射波的信号成分，为后续的反射波消除和吸收提供了重要的数据基础，有助于提高波浪模拟的质量和可靠性。通过根据反射波信号数据进行造波板最优位移收敛判断，可以得到最优位移数据，并根据理论波面高程和最优位移数据进行下一时刻造波板位置分析，得到造波板附加位移数据，有效地实现了造波板运动的实时优化和控制，提高了波浪模拟的动态适应性和鲁棒性，有助于提高波浪模拟的精度和稳定性。通过对造波板附加位移数据进行重构和毛刺平滑处理，可以得到造波板附加位移平滑数据，并根据平滑数据进行造波板运动控制分析，得到造波板运动控制信号，有效地消除了造波板运动中的高频噪声和毛刺，提高了造波板运动的平稳性和连续性，有助于提高波浪模拟的质量和可重复性。通过获取水槽几何和边界条件数据，并根据这些数据和造波板运动控制信号进行造波板时空运动条件分析，可以得到网格边界条件数据和最优时间离散化参数，进而进行目标波浪模型重现，得到目标波浪场数据，有效地将造波板运动与波浪传播模型相结合，实现了高精度、高效率的波浪模拟，有助于提高波浪模拟的真实性和适用性。通过对目标波浪场数据进行吸收效果定量处理，可以得到吸收率值，并根据吸收率值进行吸收效果评价处理，得到吸收效果综合评价数据，有效地量化了波浪吸收装置的性能和效果，为优化吸收装置的设计和布置提供了重要的评价指标和决策依据，有助于提高波浪吸收的效率和可靠性，具有重要的实际应用价值。因此，本发明提供了一种主动吸收式造波的吸收效果评价方法，通过对板前测量到的反馈信号进行处理，分离反射波得到修正信号，使造波机产生幅值与反射波幅值相等的补偿波，从而获得吸收反射波的效果，从根本上避免反射波的产生，有效地解决干扰问题，保证目标波浪场符合试验要求。主动吸收技术可以分离出水槽有限边界及物理模型引起的反射波，通过主动吸收改变造波板运动，产生补偿波以抵消反射波，可有效提高生成波的质量，得到试验所需的目标波浪场，提高波浪模拟效果与试验精度。本发明可以使得关键技术指标消波率>90%、波形稳定时长>30min，相较于传统被动吸收技术分别提高10%和增加3倍。

技术特征：

1.一种主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s15包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s22包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s4包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s45包括以下步骤：

9.根据权利要求2所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s5包括以下步骤：

10.根据权利要求7所述的主动吸收式造波的吸收效果评价方法，其特征在于，步骤s6包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及海洋工程技术领域，尤其涉及一种主动吸收式造波的吸收效果评价方法。所述方法包括以下步骤：获取水槽环境参数；根据水槽环境参数进行波浪谱选择并进行行进波传递矩阵提取，得到理论频谱参数集以及传递函数矩阵；根据水槽环境参数、理论频谱参数集以及传递函数矩阵进行目标波面高程时间序列生成，得到理论目标波面高程时间序列；对理论目标波面高程时间序列进行理论波面高程分析，得到理论波面高程；对获取的原始波浪时间序列进行多尺度征模反射波信号重构，得到反射波信号重构数据。本发明通过主动吸收改变造波板运动，产生补偿波以抵消反射波，可有效提高生成波的质量，得到试验所需的目标波浪场，提高波浪模拟效果与试验精度。

技术研发人员：倪艺萍,陈伟昌,徐奕蒙,赵帅,陈俊,林柏涵,王天奕,王磊,周晓雪,乐鸣,范光伟,杨跃,赵旭升,林俊,何启莲
受保护的技术使用者：珠江水利委员会珠江水利科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/9/19