[发明专利]多个短波受长波非线性调制的海浪演化场景模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于海洋动力学工程技术领域，具体涉及一种多个短波受长波非线性调制的海浪演化场景模拟方法。

背景技术

深海海浪时空演化数值模拟是海洋动力学工程技术领域中的一项重要的应用研究工作，是深海石油平台、造船技术领域不可或缺的一部分。目前为止，深海海浪模拟技术局限于线性海浪模型。

Pierson和Moskowitz[1]首先通过对发育完全的风浪及其参数的观察，提出著名的PM海浪谱。Hasselman等对北洋海浪及参数观察提出了JONSWAP谱[2]。最近，J.H.G.M.Alves等[3]对PM谱进行了修正。这些海浪谱模型成为海洋动力学工程技术领域中进行深海海浪模拟基础。

目前，人们对深海海浪时空演化模拟方法是：基于上述海浪谱(PM谱、JONSWAP谱)，采用伪谱傅立叶方法对海浪谱进行傅立叶变换，得到由无数个不同波幅、波长、频率单色海浪线性叠加的海面演化函数。例如，F.Berizzi等[4]于1999提出分形海面模型，采用的方法是将大量不同分形维的单色波线性叠加，表征介于随机海面与确定海面的海浪模型。由于深海海浪并不是线性的，长波对短波波长、波幅等参数有调制作用(Longuet-Higgins等[5])，线性波叠加的模拟方法不能准确模拟真实海况，虽然E.Lo，C.C.Mei等[6]提出一种伪谱傅立叶方法对非线性薛定谔演化方程进行数值模拟，但薛定谔演化方程主要是考虑完全非线性孤立波演化的，实际上，深海海浪是由一个长波调制多个短波的线性与非线性叠加的模型。现有的理论不能得到多个短波受长波调制的解析解，从而导致现有海浪模型不能表征长波对多个短波的非线性调制作用。

参考文献

[1]  W.J.Pierson and L.Moskowitz，A proposed spectrum formfor fully developed wind seas based on the similarity theory ofS.A，Kitaigorodskii，J.Geophys.Res.，Vol.69，p：5181-5190，1964.

[2]G.J.Komen，L.Cavaleri，M.Donelan，K.Hasselman，S.Hasselman and P.A.E.M.Janssen Dynamics and modelling of oceanwaves，Cambridge University Press，1994.

[3]J.H.G.M.Alves，M.L Banner and Ian R Young，Revisitingthe Pierson-Moskowitz asymptotic limits for fully developed windwaves.Journal of Physical Oceanography.Vol.33，Iss.7；p：1301-1323，2003。

[4]F.Berizzi，E.D.Mese and G.Pinelli，One-dimensionalfractal model of the sea surface，IEE Proc.Radar，Sonar Navig.，Vol.146，No.1，pp：55-64，1999.

[5]M.S.Longuet-Higgins and R.W.Stewart，Changes in theform of short gravity waves on long waves and tidal currents.Journal of fluid Mechanics，Vol.8，p：565-583，1960.

[6]E.Lo，C.C.Mei，A numerical study of water-wavemodulation based on a higher-order nonlinearequation，J.Fluid Mech.Vol.150，p：395 416，1985.

发明内容

本发明目的在于提供一种多个短波受长波非线性调制的海浪演化场景模拟方法。