[发明专利]一种基于波浪液面时程监测数据的波浪作用估计方法

摘要

本发明提供一种基于波浪液面时程监测数据的波浪作用估计方法，该技术发明的主要目的是为了克服传统的波浪作用估计方法，通过对已有的液面监测数据对波浪作用在结构物上的波浪作用进行估计。该方法不需要直接知道原始波浪的相关特性，利用实测得到柱体结构物表面测量点处的液面时程信息，进而通过待定系数矩阵C的求解方程：C(t)＝M^‑1J(t)，将待定系数矩阵C(t)带人公式就能够得到t时刻的结构物上的波浪力，从而完成对结构物上的波浪力的估计和监测。该方法可以根据t时刻和t时刻之前的数据做出对于t时刻的结构物上所受到的波浪力估计，因此该方法可以达到实时监测的效果。

主权项

1.一种基于波浪液面时程监测数据的波浪作用估计方法，其中波浪液面时程信号是通过沿柱体结构物周向分布的三个监测点进行实时采集得到，其特征在于，方法如下:首先将监测点的波浪液面时程分解成多个余弦函数叠加，公式(1)其中η(θ,t)是不同监测点处得到的监测数据，θ是监测点的角度变量，t为时间变量，a_n(θ)，ω_n，和分别是各个余弦分量的幅值，频率和相位，参数a_n(θ)，ω_n，和通过对监测信号进行傅里叶分解得到，此时将以上时程信号处理为其处理方法见如下公式其中kn为波数，h为水深，g为重力加速度，并满足该色散关系(ωn)2＝kngtanh(knh)，公式(2)进而写成如下形式和为t时刻待定的参数，一旦这些待定参数确定，利用公式(4)得到t时刻的波浪作用在结构物上的波浪力其中θ0为波浪力的角度坐标，ρ为水的密度，r为圆柱的半径；公式(3)中的待定参数求解方法如下：对于三个监测点，每个监测点在柱坐标系下的角度坐标为[θ1 θ2 θ3]，公式(4)中的和从公式(5)求得MC(t)＝J(t)             (5)其中M为系数矩阵，C(t)为待定系数矩阵，J(t)为三个监测点处理后的受力信号，它们的形式见公式(6)‑(8)因为M为可逆矩阵，所以最终得到待定系数矩阵C的求解方程C(t)＝M‑1J(t)            (9)将待定系数矩阵C(t)带入公式(4)就能够得到t时刻的结构物上的波浪力，从而完成对结构物上的波浪力的估计和监测。