【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海洋内波数据处理，具体涉及一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法、系统、设备及介质。
技术介绍
1、由于温度、盐度和压力因素的影响，海水密度发生变化，从而使海水形成稳定连续的密度跃层。当外力扰动破坏了这种分层结构时，就可能产生海洋内波（internalsolitary waves，isw）。海洋内波是指在稳定层化海洋中产生的、最大振幅出现在海洋内部的波动，是一种几乎贯穿海洋全深度的波动现象。
2、一方面，内波具备物质水平输运功能，从而对陆架生态环境产生影响；另一方面，内波的传播直接破坏海水物理场的连续性，扰乱水下声波传播，从而导致声呐信号紊乱、水下声导航运动物体偏航甚至失联的严重后果，因此，大力开展海洋内波研究、提供局地实时精准内波预报服务，是所有海洋产业开发、保障水下航行活动安全必须重视的课题。
3、当前监测内波主要通过电导率探头组成的系统测量内波场的速度，之后代入相关内波理论公式来求得，然而，理论公式得到的内波一般都是对称的，但真实的海洋内波往往受到地形、波浪的影响导致波形不是对称的，即理论公式解算的内波与真实海洋内波往往并不匹配，因此得到的内波传播速度精度低，影响后续的内波预报服务。
4、因此，需要提供一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法、系统、设备及介质以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法、系统、设备及介质，以解决现有的监测内波主要通过电导率探头组成的系统测量
2、本专利技术的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法采用如下技术方案：包括：
3、获取航行体在垂直面内的水平速度、垂向速度和纵倾角速度；
4、根据航行体在垂直面内的水平速度、垂向速度和纵倾角速度，获取航行体在不同水平速度下对应的零升力；
5、基于数值水槽模型获取航行体以不同水平速度在内波环境下的升力，根据水平速度对应的零升力以及内波环境下的升力获取航行体在每种水平速度下对应的升力变化量；
6、建立每种水平速度下对应的时间-升力变化量的曲线图，获取曲线图中升力变化量为零的时刻的波谷位置与航行体质心之间的距离；
7、根据升力变化量为零的时刻以及该时刻对应的波谷位置到航行体质心之间的距离，获取内波传播速度。
8、优选地，获取航行体在不同水平速度下对应的零升力的步骤为：
9、根据航行体在垂直面内的水平速度、垂向速度和纵倾角速度，构建航行体在正常运行环境中运行时航行体在垂直面内的水平速度、垂向速度、纵倾角速度关于零升力的操纵方程；
10、将航行体在每种水平速度、垂向速度和纵倾角速度代入操纵方程，得到每种水平速度下对应的零升力。
11、优选地，关于零升力的操纵方程的表达式为：
12、
13、式中，为航行体在正常环境中的零升力；
14、为航行体的质量；
15、为航行体的水平速度；
16、为航行体的垂向加速度；
17、为航行体的垂向加速度的水动力系数；
18、为航行体的纵倾角加速度的水动力系数；
19、为航行体的纵倾角加速度；
20、为航行体的纵倾角速度；
21、为航行体的纵倾角速度的水动力系数；
22、为前升降舵舵角的水动力系数；
23、为后升降舵舵角的水动力系数；
24、为前升降舵的角度；
25、为后升降舵的角度；
26、为航行体的剩余静载。
27、优选地，获取航行体以不同水平速度在内波环境下的升力的步骤为：
28、利用计算流体力学方法建立数值水槽模型，并基于内波理论为数值水槽模型制造内波；
29、基于设定的不同水平速度，并通过重叠网格技术实现航行体在数值水槽模型内运动；
30、监测得到航行体以不同水平速度在内波环境下的升力。
31、优选地，获取航行体在每种水平速度下对应的升力变化量步骤为：将航行体在每种水平速度下对应的升力与零升力的差值作为升力变化量。
32、优选地，获取内波传播速度的步骤为：
33、根据升力变化量为零的时刻以及该时刻对应的波谷位置到航行体质心之间的距离，获取在每种水平速度下对应的内波传播速度；
34、将所有水平速度下的内波传播速度的均值作为内波传播速度。
35、优选地，在每种水平速度下对应的内波传播速度的表达式为：
36、
37、式中，表示航行体的第i种水平速度下对应的内波传播速度；
38、表示航行体的第i种水平速度下的升力变化量为零的时刻；
39、表示航行体的第i种水平速度；
40、表示航行体的第i种水平速度下的曲线图中升力变化量为零的时刻的波谷位置与航行体质心之间的距离。
41、一种基于航行体水动力计算内波传播速度的系统，包括：
42、航行参数获取模块，用于获取航行体在垂直面内的水平速度、垂向速度和纵倾角速度；
43、零升力参数获取模块，用于根据航行体在垂直面内的水平速度、垂向速度和纵倾角速度，获取航行体在不同水平速度下对应的零升力；
44、参数处理模块，用于基于数值水槽模型获取航行体以不同水平速度在内波环境下的升力，根据水平速度对应的零升力以及内波环境下的升力获取航行体在每种水平速度下对应的升力变化量；
45、速度计算模块，用于建立每种水平速度下对应的时间-升力变化量的曲线图，获取曲线图中升力变化量为零的时刻的波谷位置与航行体质心之间的距离；根据升力变化量为零的时刻以及该时刻对应的波谷位置到航行体质心之间的距离，获取内波传播速度。
46、一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现本专利技术的基于航行体水动力计算内波传播速度方法的步骤。
47、一种存储介质，存储介质上存储有可执行程序，该可执行程序被处理器执行时实现本专利技术的基于航行体水动力计算内波传播速度方法的步骤。
48、本专利技术的有益效果是：
49、本专利技术通过监测航行体在内波中运动的升力变化量，在途经内波时会产生类似正弦曲线的变化，当升力变化量为0时，此时航行体恰好位于内波的正下方；由于航行体的尺度通常远小于内波尺度，因此，可以忽略航行体运动对于流场完整性的影响，也就是内波的传播速度几乎不会受航行体运动的影响，从而使得利用本专利技术方法计算的内波传播速度的精度更高，有利于为后续开展海洋内波研究提供局地实时精准内波预报服本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取航行体在不同水平速度下对应的零升力的步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，零升力的操纵方程的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取航行体以不同水平速度在内波环境下的升力的步骤为：
5.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取航行体在每种水平速度下对应的升力变化量步骤为：将航行体在每种水平速度下对应的升力与零升力的差值作为升力变化量。
6.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取内波传播速度的步骤为：
7.根据权利要求6所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，在每种水平速度下对应的内波传播速度的表达式为：
8.一种基于航行体水动力计算内波传播
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现权利要求1-7任一项所述的基于航行体水动力计算内波传播速度方法的步骤。
10.一种存储介质，其特征在于，存储介质上存储有可执行程序，该可执行程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述的基于航行体水动力计算内波传播速度方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取航行体在不同水平速度下对应的零升力的步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，零升力的操纵方程的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取航行体以不同水平速度在内波环境下的升力的步骤为：
5.根据权利要求1所述的一种基于航行体水动力计算内波传播速度的方法，其特征在于，获取航行体在每种水平速度下对应的升力变化量步骤为：将航行体在每种水平速度下对应的升力与零升力的差值作为升力变化量。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：杜鹏，鲁浩辰，胡海豹，陈效鹏，文俊，谢络，黄潇，包艺，杨洋，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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