L型造波机造波信号生成方法、装置和L型造波机制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种L型造波机造波信号生成方法、装置和L型造波机，属于实验室波浪的物理模拟技术领域。本发明专利技术提供的L型造波机造波信号生成方法、装置和L型造波机，利用全域内的目标波浪信息，直接求解运动连轴运动离散方程，得到计算造波信号。不同于传统的线性解析解方法，该方法是一种时域内数值微分方法，完全考虑波浪的非线性，无须在频域内求解复杂的水动力传递函数，有效提高了模拟精度和效率，减少了造波板运动过程中的不协调现象，大幅简化了程序，增加了波浪物理模拟的稳定性和实效性。在造波机结构上，将两边相接处设置成圆弧过渡段，从而保证了波浪空间分布的连续性和均匀性，有效避免了无效波浪区的形成。

Wave-making signal generation method, device and L-type wave-making machine

【技术实现步骤摘要】
L型造波机造波信号生成方法、装置和L型造波机
本专利技术涉及实验室波浪的物理模拟
，具体而言，涉及一种L型造波机造波信号生成方法、装置和L型造波机。
技术介绍
在海岸、近海或海洋工程领域，波浪是一种关键的水动力载荷。模拟波浪并研究其对结构物的作用或破坏机理，可帮助人们认识波浪的威胁，以便为科学研究和工程设计提供技术指导。海洋波浪的物理模拟是研究波浪理论的重要方法，也是解决各类波浪相关问题的重要手段。采用造波机在实验室中生成物理波浪是目前研究波浪传播、破碎特性及其与涉海结构物相互作用的一种重要实验方法。实验室中所模拟的海洋波浪的精度将直接影响实验结果的准确性和可信度。目前，实验室中通常采用在波浪水池中用分段式造波机生成波浪的方法来模拟真实的海洋波浪。分段造波机造波过程中各造波板的运动存在一定的时间差，平面形态上呈“蛇形”运动，故又称“蛇形造波机”，较常见的形式是在四边形水池的其中一条边设置一条直线排列的分段式造波机。然而，传统单边直线排列分段式造波机由于受波浪方向的限制，如图1所示，其有效范围(有效波浪区)一般比较窄，应用范围受到非常大的限制。为拓展波浪的有效范围，科研人员研制出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种L型造波机造波信号生成方法，其特征在于，所述L型造波机包括沿储水装置相邻的两条边设置的直线段分段造波单元，以及连接两直线段分段造波单元的圆弧过渡段分段造波单元；所述直线段分段造波单元和所述圆弧过渡段分段造波单元均由多块造波板连接构成，相邻造波板之间通过运动连轴连接；所述运动连轴在驱动力作用下沿造波板连线的法线方向作往复运动；所述方法包括：根据L型造波机的现场平面布置形式，建立初始状态坐标系，确定每个所述运动连轴在所述初始状态坐标系中的初始位置；根据用户输入的目标波浪类型和目标波浪参数，确定全域内目标波浪的波面表达式；所述全域包括用于生成波浪的物理波浪域和由所述物理波浪域反向延伸得到的虚...

【技术特征摘要】
1.一种L型造波机造波信号生成方法，其特征在于，所述L型造波机包括沿储水装置相邻的两条边设置的直线段分段造波单元，以及连接两直线段分段造波单元的圆弧过渡段分段造波单元；所述直线段分段造波单元和所述圆弧过渡段分段造波单元均由多块造波板连接构成，相邻造波板之间通过运动连轴连接；所述运动连轴在驱动力作用下沿造波板连线的法线方向作往复运动；所述方法包括：根据L型造波机的现场平面布置形式，建立初始状态坐标系，确定每个所述运动连轴在所述初始状态坐标系中的初始位置；根据用户输入的目标波浪类型和目标波浪参数，确定全域内目标波浪的波面表达式；所述全域包括用于生成波浪的物理波浪域和由所述物理波浪域反向延伸得到的虚拟波浪域；根据所述目标波浪的波面表达式和用户输入的目标波浪参数，确定虚拟波浪域与物理波浪域交界处各个运动连轴位置的波浪信息；所述各个运动连轴位置的波浪信息包括各个运动连轴位置的水深平均速度；根据所述波浪信息，通过求解运动连轴的运动离散方程，得到相应的造波信号；输出所述造波信号，以控制所述L型造波机对波浪进行物理模拟。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定每个所述运动连轴在所述初始状态坐标系中的初始位置的步骤，包括：分别针对两个直线段分段造波单元和圆弧过渡段分段造波单元确定各个运动连轴在所述初始状态坐标系中的初始位置。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据用户输入的目标波浪类型和目标波浪参数，确定全域内目标波浪的波面表达式的步骤，包括：当所述目标波浪类型为线性规则波时，目标波浪的波面表达式为：其中，η(x,y,t)为波面方程，H为用户输入的目标波浪参数中的波高，k为根据用户输入的目标波浪参数确定的目标波浪的波数，ω为根据用户输入的目标波浪参数确定的圆频率，x、y分别为目标波浪的波面的x坐标和y坐标，θ为目标波浪相对于x轴的波向角。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据用户输入的目标波浪类型和目标波浪参数，确定全域内目标波浪的波面表达式的步骤，包括：当所述目标波浪类型为线性不规则波时，目标波浪的波面表达式为：其中，η(x,y,t)为波面方程，N为根据用户输入的目标波浪参数确定的目标不规则波的组成波的数量，am为根据用户输入的目标波浪参数确定的各组成波的幅值，km为根据用户输入的目标波浪参数确定的各组成波的波数，ωm为根据用户输入的目标波浪参数确定的目标不规则波的各组成频率，εm为随机相位，是[0,2π]内均匀分布的随机数，x、y分别为目标波浪的波面的x坐标和y坐标，θ为目标波浪相对于x轴的波向角。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述波浪信息，通过求解运动连轴的运动离散方程，得到相应的造波信号的步骤，包括：采用数值离散方法对预先设定的运动连轴运动微分方程进行离散，得到各个运动连轴的运动离散方程；根据设定的初始条件和边界条件，结合运动连轴的运动离散方程，得到各个运动连轴相应的造波信号。6.一种L型造波机造波信号生成装置，其特征在于，所述L型造波机包括沿储水装置相邻的两条边设置的直线段分段造波单元，以及连接两直线段分段造波单元的圆弧过渡段分段造波单元；所述直线段分段造波单元和所述圆弧过渡段分段造波单...

【专利技术属性】
技术研发人员：阳志文，张华庆，解鸣晓，李鑫，肖辉，王海申，吴明阳，
申请(专利权)人：交通运输部天津水运工程科学研究所，
类型：发明
国别省市：天津,12