[发明专利]一种多排潜堤的水动力特性分析方法、装置及电子设备

权利要求书

1.一种多排潜堤的水动力特性分析方法，其特征在于：

1)将单排潜堤所在流域划分为4个区域，区域I为虚拟边界AB外场，区域II为边界AB、CD、潜堤外围以及水面所包围的流域，区域III为潜堤所在区域，区域IV为虚拟边界CD外场；

在区域II和区域III中，斜向入射波的速度势以及速度势法向导数满足边界积分方程：

式中，P(ξ,η)表示源点，Q(x,z)表示场点，n_Q表示场点所在位置的边界外法线方向向量；α(P)＝0.5为固角系数，φ[P(ξ,η)]和φ[Q(x,z)]分别表示在源点和场点处的流体速度势，是修正的Helmholtz方程的基本解，其中k_0y＝k₀sinθ为入射方向为θ时，波数为k₀的入射波在y方向的分量；K₀为修正的第二类贝塞尔函数；

将区域II和区域III的边界离散为K₂和K₃个光滑边界，记为同时，根据所划分边界将边界积分方程进行离散，建立矩阵：

其中：

式中，φ_j,n和分别表示区域j的第n个边界单元的速度势和速度势的外法线方向导数；当m＝n时，δ_mn＝1；当m≠n时，δ_mn＝0；n_j,n表示区域j第n个边界处的外法线方向向量；

结合计算域的边界条件，求解所述矩阵，得到离散后各个边界单元的速度势以及速度势外法线导数，此时，可计算得到单排潜堤的反射系数R′和透射系数T′：

其中：N₁和N₂分别表示在边界AB上的第一个单元和最后一个单元，N₃和N₄分别表示在边界GH上的第一个单元和最后一个单元，分别表示第m个单元的起始点和终点；

2)将多排潜堤所在流域划分为3个区域，区域0为第一排潜堤的外侧水域，区域j为相邻潜堤之间的水域，区域N为最后一排潜堤的外侧水域，其中j＝1,2,…,N–1；

每个区域的速度势为：

其中，g表示重力加速度；H为入射波的波高；ω表示入射波的圆频率；k_0x＝k₀cosθ表示入射波在x方向的分量；i为虚数单位；为垂向特征函数；R₀和T₀分别为多排潜堤的透射系数、反射系数，A_j和B_j分别表示在第j–1个潜堤和第j个潜堤之间向右和向左传播模态波的待定系数；

所述多排潜堤的透射系数、反射系数R₀和T₀满足其中R和r分别表示波浪从左方、右方入射时第一排潜堤的反射系数，T为表示波浪从左方或右方入射时第一排潜堤的透射系数，S为潜堤中心之间的间距。

2.根据权利要求1所述的多排潜堤的水动力特性分析方法，其特征在于，流体的空间复速度势满足修正的Helmholtz方程：

在区域Ⅰ和区域IV中，斜向入射波的速度势分别为：

其中R′和T′分别表示单排潜堤的反射系数和透射系数。

3.根据权利要求1所述的多排潜堤的水动力特性分析方法，其特征在于，所述各个边界上的边界条件具体为：

①自由水面边界条件

②水底条件

③在多孔介质边界

φ_II,m＝(s+if)φ_III,m

④在AB和GH处的边界条件如下

φ_I,m＝φ_II,m

φ_II,m＝φ_III,m