基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法技术

本发明专利技术公开了一种基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法，通过使用单支固定的浪高仪测量足够时长的入射波和入射波与反射波叠加的合成波，应用波形线性叠加原理，以及考虑波浪水槽造的入射波具有优良的稳定性和重复性，那么从合成波中将入射波直接减去，即可获得反射波形，从而达到分离反射波的目的。该方法只需单个固定的测量仪器，适用于线性和任意高阶非线性规则波问题。测量方法简单，求解过程容易，提高了反射波分离效率。

Reflection wave separation method of nonlinear wave based on the principle of waveform superposition

The invention discloses a separation method based on reflection waveform superposition principle of nonlinear wave wave, through the use of a single wave measurement of fixed Grohe sufficient duration of the incident wave and the incident wave and the reflected wave superposition of wave waveform synthesis, application of the principle of linear superposition, and the incident wave flume with excellent stability and consideration repeatability, so from the synthetic wave incident wave will directly subtracted, can obtain the reflection waveform, so as to achieve the purpose of separation of reflection wave. The method only needs a single fixed measuring instrument, which is suitable for linear and arbitrary high order nonlinear regular wave problems. The measurement method is simple, the solution process is easy, and the separation efficiency of reflected wave is improved.

【技术实现步骤摘要】
基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法
本专利技术属于海洋工程
，具体涉及一种基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法。
技术介绍
波浪传播遭遇大型物体时，波浪发生反射。被反射的波与入射波在结构物前相互叠加，形成合成波。在实验室里研究防波堤的水动力性能时，反射系数是重要的衡量参数之一。将反射波从合成波形中分离出来，对于防波堤水动力性能的研究具有重要的意义。目前，用于分离反射波的方法有两大类：仅适用于线性波的分离方法和适用于非线性波的分离方法。适用于线性波的分离方法常用的有两点法、三点法和多点法，即：使用固定的两支浪高仪、三支浪高仪或更多支浪高仪测量合成波形，通过傅里叶变换、小波变换、最小二乘法等方法分析和处理合成波形，得到反射波的波高和相位；还有使用移动单支浪高仪测量的办法，利用多普勒效应计算反射波高。对于非线性波的反射波分离方法，假设非线性入射波和反射波是由基础波形与高阶自由波和约束波叠加而成的，增加的变量要求至少需要4支浪高仪测量的合成波数据才能求解，而由于高阶波长的确定存在近似，考虑的非线性对于二阶等轻度非线性情形能够获得精度较高的结果，但是对于高阶非线性情形存本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法，其特征在于：包括以下步骤，一、在实验室的波浪水槽中将实验设备按照造波设备(1)、浪高仪(2)、反射模型(3)的顺序安置好，并将浪高仪(2)与数据处理器(5)连接起来，分别进行无反射模型(3)和有反射模型(3)时的两组造波参数相同的造波试验；二、利用单支固定的浪高仪(2)对步骤一中两组造波试验的波形数据进行测量，得到无反射模型(3)时的波形数据以及有反射模型(3)时的波形数据；三、在步骤二的有反射模型(3)的波形中确定入射波形及反射波形出现的时间段；四、应用波形线性叠加原理对步骤二中的有反射模型(3)时的波形进行反射波的分离；五、在步骤四所得的波...

【技术特征摘要】
1.一种基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法，其特征在于：包括以下步骤，一、在实验室的波浪水槽中将实验设备按照造波设备(1)、浪高仪(2)、反射模型(3)的顺序安置好，并将浪高仪(2)与数据处理器(5)连接起来，分别进行无反射模型(3)和有反射模型(3)时的两组造波参数相同的造波试验；二、利用单支固定的浪高仪(2)对步骤一中两组造波试验的波形数据进行测量，得到无反射模型(3)时的波形数据以及有反射模型(3)时的波形数据；三、在步骤二的有反射模型(3)的波形中确定入射波形及反射波形出现的时间段；四、应用波形线性叠加原理对步骤二中的有反射模型(3)时的波形进行反射波的分离；五、在步骤四所得的波形中确定反射波形的参数。2.根据权利要求1所述的基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法，其特征在于：在步骤一中所述的“实验设备”包括：造波设备(1)、浪高仪(2)、反射模型(3)、波浪水槽(4)和数据处理器(5)；造波设备(1)由伺服电机控制，用于产生所需波浪，其造波稳定性和重复性误差均在5％以内；浪高仪(2)用于采集波浪数据，并将数据传递给数据处理器(5)得到波形图，浪高仪(2)的测量误差在0.5％以内；反射模型(3)为竖直穿透水面的单块平板，垂直于入射波方向安装，用于反射波浪，得到合成波。3.根据权利要求1或2所述的基于波形叠加原理的非线性波浪的反射波分离方法，其特征在于：步骤二中的有反射模型(3)时，浪高仪(2)所得测量的波形是由入射波形和入射波与反射波叠加的合成波形两段组成，可以表述如下：而合成波形是入射波形与反射波形的叠加，可以表示为：将(2)式代入(1)式，整理出反射波形表达式：其中，代表t0～te时间段的单支浪高仪(2)测量的有反射模型(3)时的波形，代表t0～t1时间段的入射波形，代表t1～te时间段的合成波形，代表t1～te时间段合成波中的入射波形，代表t1～te时间段合成波中的反射波形；由于波浪水槽(4)造波的稳定性较好，因此有反射模型(3)时的t0～te时间段的入射波形可以写为：

【专利技术属性】
技术研发人员：吴静萍，何博，张敏，盘俊，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42