[发明专利]有限水深下溢油海面的仿真方法

摘要

本发明公布了一种有限水深下溢油海面的仿真方法。包括以下步骤：先通过海洋环境参数，获得清洁海面的JONSWAP频域海浪谱；依据水深参数，计算有限水深下清洁海面的频域海浪谱；然后，根据溢油参数和Marangoni理论，计算有限水深下溢油海面的频域海浪谱；根据海浪的色散关系，对有限水深下溢油海面的频域海浪谱进行波数域转换，得到有限水深下溢油海面的波数域海浪谱；最后，根据有限水深下溢油海面的波数域海浪谱和Longuet-Higgins海浪模型，获得有限水深下溢油海面的铅直位移。本发明适用于近海岸微波海洋遥感中的溢油海面仿真。

主权项

1.一种有限水深下溢油海面的仿真方法；其特征在于包括以下步骤：步骤一，根据海洋环境参数，计算清洁海面的JONSWAP频域海浪谱S(ω)：JONSWAP海浪谱的表达式为S(ω)=αg2ω5exp[-54(ωpω)4]γβ,]]>其中，δ=0.07ωp≤ω0.09ωp>ω,]]>ω_p为谱峰值角频率，ω为海浪的角频率，γ为峰升因子，δ为峰形参量，g为引力常数，α为尺度系数，U为海面上10m处的风速，F为风区长度；步骤二，根据水深参数，计算有限水深下清洁海面的频域海浪谱S_clean(ω)：有限水深下清洁海面的海浪谱Sclean(ω)=S(ω)[1+2khsinh(2kh)]-1tanh2(kh),]]>其中，h为水深，k为海浪的波数；步骤三，根据溢油参数和Marangoni理论，计算有限水深下溢油海面的频域海浪谱S_oil(ω)；溢油海面的海浪谱其中，q为海面溢油区域归一化因子，E₀为弹性模量，v为运动粘度系数，ω_D为溢油的特征角频率，ρ为溢油的密度；步骤四，根据海浪的色散关系，对有限水深下溢油海面的频域海浪谱转换为波数域的海浪谱S_oil(k_m，k_n)；海面波数进行网格离散化处理(k_m，k_n)，k_m为海面在x方向上的波数，m＝1，2，K，M-1，即在x方向上海面波数离散化M个点；k_n为海面在y方向上的波数，n＝1，2，K，N-1，即在y方向上海面波数离散化N个点，其中，L₁为海面在x方向的长度，L₂为海面在y方向的长度；计算每个网格点上的海浪波数和角频率则有限水深下溢油海面的波数域海浪谱Soil(km,kn)=Soil(ωmn)2ωmn{gtanh(kmnh)+gkmnh[1-tanh2(kmnh)]+3ζkmn2/ρ)},]]>其中，ζ为溢油海面的表面张力；步骤五，根据有限水深下溢油海面的波数域海浪谱S_oil(k_m，k_n)和Longuet-Higgins海浪模型，计算有限水深下溢油海面的铅直位移ζ_oil(x，y；t)：溢油海面的铅直位移ζoil(x,y;t)=Σm=1MΣn=1Nηmnexpj(kmx+kny-ωt+φ)+c.c.,]]>其中，c.c.表示复共轭算子，t为时间，(x，y)表示海面的位置坐标，φ为[-π，π]均匀分布的相位噪声，Δk_x为x方向上相邻波数之差，Δk_y为y方向上相邻波数之差。