[发明专利]一种水域上空风拖曳系数测算方法

权利要求书

1.一种水域上空风拖曳系数测算方法，其特征在于，包括：

(1)在待测水域选取监测点放置可随水漂流的位置采集装置，根据预设的时间步长进行位置信息采集；

(2)根据采集的位置信息，获得测试时间段内待测水域的流场数据；

(3)根据在所述位置采集装置漂流期间待测水域周边各风站的风场信息，得到所述测试时间段内待测水域的风场数据；

(4)根据所述流场数据、风场数据以及待测水域周边边界条件，计算所述待测水域的风拖曳系数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述位置信息采集装置包括GPS定位模块和防水浮球，通过所述GPS定位模块采集并传输所述防水浮球的位置信息。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述流场数据包括待测水域的水流速度及水流方向。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(2)中采用Haversine公式计算水流速度，具体为：

haversin(θ)＝sin²(θ/2)＝(1-cos(θ))/2 (2)

其中，A、B分别为测试时间段内位置采集装置的起点和终点，S_AB为A、B两点之间的距离；R为地球半径；分别为A、B两点的纬度；δ₁，δ₂分别为A、B两点的经度；Δλ表示两点经度的差值；表示平均速度；t表示时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测试时间段内待测水域的风场数据包括水面预设高度处的风速和风向。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(3)包括采用自然临点插值法将待测水域周边的多远风场分量信息耦合，得到所述测试时间段内待测水域的风场数据，具体公式如下：

其中，w_i(x)为参与插值的样本点i(i＝1,....,n)关于插值点x的权重，a_i为参与插值的样本点所处泰森多边形的面积，a(x)为待插值点x所处泰森多边形的面积，a_i∩a(x)为两者相交的面积；

其中，u(x)为待插值点x处东西方向风力大小的插值结果，v(x)为待插值点x处南北方向风力大小的插值结果，u_i和v_i分别为样本点i处不同方向的风力大小值。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述待测水域周边边界条件包括出入流量及测试时间段的气象条件。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述风拖曳系数通过以下公式计算：

式中：C_S为风拖曳系数；ρ_a和ρ_w分别表示空气和水的密度；U_w、V_w分别为x、y方向上水面预设高度处的风速分量，M、N分别为无量纲系数。