一种SWAN模型的风速修正方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种SWAN模型的风速修正方法及系统，涉及风速修正技术领域，在目标区域的背景风场为恒定均一风场时，则判断目标区域的实测风速是否大于风速修正临界值，若是，则利用第一风速修正公式对实测风速进行修正，若否，则不修正；在目标区域的背景风场为非恒定时变风场时，利用拖曳力系数对目标区域的实测风速进行修正，或者利用风速修正系数对目标区域的实测风速进行修正，从而能够在目标区域的背景风场处于不同工况时，采用不同的修正方法对实测风速进行修正，并以修正后的风速作为SWAN模型的输入风速，从而对SWAN模型中的输入风速进行修正，提高利用SWAN模型进行海浪模拟的准确性。的准确性。的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种SWAN模型的风速修正方法及系统


[0001]本专利技术涉及风速修正
，特别是涉及一种SWAN模型的风速修正方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，中国沿海地区快速发展，沿岸的港口航道工程建设、渔业养殖、海岸带旅游资源开发等沿海工程项目如火如荼地推进。海浪作为沿海工程需要考虑的主要动力因素，对沿海工程的工程安全和经济发展至关重要，其不仅会给沿海工程带来波浪荷载、越浪、增水漫滩等问题，还会对泥沙运动产生影响，进而影响海岸演变。
[0003]目前，对海浪的研究主要依赖于现场观测、物理模型试验以及数值模拟等手段，而数值模拟在海浪整体的发展运动规律和局部断面的动力特性变化等方面的研究中发挥了巨大的作用，比如由荷兰代尔夫特理工大学研发的第三代海浪数学模型SWAN(Simulating Wave Nearshore)能较好地满足工程上对风浪生成、风能输入、白帽破碎耗散、波流相互作用、波浪折射反射绕射等现象的模拟，在世界范围内得到广泛应用。然而，随着气候变化加剧，极端天气频繁出现，海浪的频次和规模变得更加剧烈，传统SWAN模型对海浪的计算在大风条件中已经不能满足精度要求了，因此需对SWAN模型中的输入风速进行修正，以确保大风条件下海浪模拟的准确性。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种SWAN模型的风速修正方法及系统，通过对SWAN模型中的输入风速进行修正，在大风条件下保证海浪模拟的准确性，以提高利用SWAN模型进行海浪模拟的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种SWAN模型的风速修正方法，所述风速修正方法包括：
[0007]获取目标区域的背景风场；
[0008]若所述背景风场为恒定均一风场，则判断所述目标区域的实测风速是否大于风速修正临界值；若是，则利用第一风速修正公式对所述实测风速进行修正，得到第一修正后风速，并以所述第一修正后风速作为SWAN模型的输入风速；若否，则直接以所述实测风速作为SWAN模型的输入风速；
[0009]若所述背景风场为非恒定时变风场，则以所述目标区域的实测风速作为输入，利用拖曳力系数修正公式计算得到拖曳力系数，利用所述拖曳力系数对所述实测风速进行修正，得到摩阻风速，并以所述摩阻风速作为SWAN模型的输入风速；或者，若所述背景风场为非恒定时变风场，则对风速修正系数求解方程进行求解，得到风速修正系数，利用所述风速修正系数对所述目标区域的实测风速进行修正，得到第二修正后风速，并以所述第二修正后风速作为SWAN模型的输入风速。
[0010]在一些实施例中，所述获取目标区域的背景风场具体包括：收集目标区域的风速
资料，根据所述风速资料确定所述目标区域的背景风场。
[0011]在一些实施例中，所述第一风速修正公式为：
[0012]；
[0013]其中，v为实测风速；v1为第一修正后风速；为风速修正临界值；为风速折减率。
[0014]在一些实施例中，所述风速折减率的计算公式为：
[0015]；
[0016]其中，A
i
为第i个常数，i=0，1，2，3，4，5；为风速测点处的水深。
[0017]在一些实施例中，所述拖曳力系数修正公式为：
[0018]；
[0019]其中，C
D
为拖曳力系数；均为预先设定的常数；v为实测风速；为第一分段临界风速；为第二分段临界风速；C
D
‑
max
为拖曳力系数饱和值。
[0020]在一些实施例中，所述摩阻风速的计算公式为：
[0021]；
[0022]其中，v
*
为摩阻风速；C
D
为拖曳力系数；v为实测风速。
[0023]在一些实施例中，所述风速修正系数求解方程包括计算方程和控制条件；
[0024]所述计算方程为：
[0025]；
[0026]其中，v
*
为摩阻风速；f0为SWAN模型所用的拖曳力系数计算公式；v2为第二修正后风速；J为风速修正系数；v1为第一修正后风速；
[0027]所述控制条件为：
[0028]；
[0029]其中，C
D
‑
max
为拖曳力系数饱和值。
[0030]在一些实施例中，所述利用所述风速修正系数对所述目标区域的实测风速进行修正，得到第二修正后风速具体包括：
[0031]利用第一风速修正公式对所述目标区域的实测风速进行修正，得到第一修正后风速；
[0032]以所述风速修正系数和所述第一修正后风速为输入，利用第二风速修正公式计算得到第二修正后风速。
[0033]在一些实施例中，所述第二风速修正公式为：
[0034]v2=Jv1；
[0035]其中，v2为第二修正后风速；J为风速修正系数；v1为第一修正后风速。
[0036]一种SWAN模型的风速修正系统，所述风速修正系统包括：
[0037]背景风场获取模块，用于获取目标区域的背景风场；
[0038]第一修正模块，用于若所述背景风场为恒定均一风场，则判断所述目标区域的实测风速是否大于风速修正临界值；若是，则利用第一风速修正公式对所述实测风速进行修正，得到第一修正后风速，并以所述第一修正后风速作为SWAN模型的输入风速；若否，则直接以所述实测风速作为SWAN模型的输入风速；
[0039]第二修正模块，用于若所述背景风场为非恒定时变风场，则以所述目标区域的实测风速作为输入，利用拖曳力系数修正公式计算得到拖曳力系数，利用所述拖曳力系数对所述实测风速进行修正，得到摩阻风速，并以所述摩阻风速作为SWAN模型的输入风速；或者，若所述背景风场为非恒定时变风场，则对风速修正系数求解方程进行求解，得到风速修正系数，利用所述风速修正系数对所述目标区域的实测风速进行修正，得到第二修正后风速，并以所述第二修正后风速作为SWAN模型的输入风速。
[0040]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0041]本专利技术用于提供一种SWAN模型的风速修正方法及系统，在目标区域的背景风场为恒定均一风场时，则判断目标区域的实测风速是否大于风速修正临界值，若是，则利用第一风速修正公式对实测风速进行修正，若否，则不修正；在目标区域的背景风场为非恒定时变风场时，利用拖曳力系数对目标区域的实测风速进行修正，或者利用风速修正系数对目标区域的实测风速进行修正，从而能够在目标区域的背景风场处于不同工况时，采用不同的修正方法对实测风速进行修正，并以修正后的风速作为SWAN模型的输入风速，从而通过对SWAN模型中的输入风速进行修正，在大风条件下也能保证海浪模拟的准确性，以提高利用SWAN模型进行海浪模拟的准确性。
附图说明
[0042]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SWAN模型的风速修正方法，其特征在于，所述风速修正方法包括：获取目标区域的背景风场；若所述背景风场为恒定均一风场，则判断所述目标区域的实测风速是否大于风速修正临界值；若是，则利用第一风速修正公式对所述实测风速进行修正，得到第一修正后风速，并以所述第一修正后风速作为SWAN模型的输入风速；若否，则直接以所述实测风速作为SWAN模型的输入风速；若所述背景风场为非恒定时变风场，则以所述目标区域的实测风速作为输入，利用拖曳力系数修正公式计算得到拖曳力系数，利用所述拖曳力系数对所述实测风速进行修正，得到摩阻风速，并以所述摩阻风速作为SWAN模型的输入风速；或者，若所述背景风场为非恒定时变风场，则对风速修正系数求解方程进行求解，得到风速修正系数，利用所述风速修正系数对所述目标区域的实测风速进行修正，得到第二修正后风速，并以所述第二修正后风速作为SWAN模型的输入风速。2.根据权利要求1所述的风速修正方法，其特征在于，所述获取目标区域的背景风场具体包括：收集目标区域的风速资料，根据所述风速资料确定所述目标区域的背景风场。3.根据权利要求1所述的风速修正方法，其特征在于，所述第一风速修正公式为：；其中，v为实测风速；v1为第一修正后风速；为风速修正临界值；为风速折减率。4.根据权利要求3所述的风速修正方法，其特征在于，所述风速折减率的计算公式为：；其中，A
i
为第i个常数，i=0，1，2，3，4，5；为风速测点处的水深。5.根据权利要求1所述的风速修正方法，其特征在于，所述拖曳力系数修正公式为：；其中，C
D
为拖曳力系数；均为预先设定的常数；v为实测风速；为第一分段临界风速；为第二分段临界风速；C
D
‑
max
为拖曳力系数饱和值。6.根据权利要求1所述的风速修正方法，其特征在于，所述摩阻风速的计算公式为：；其中，v
*
为摩阻风速；C
D
为拖曳力系...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘军宁，翟必垚，贾晓，杨氾，王红川，谢冬梅，王赵军，赵悦，杨博，王强，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：