《基於連續小波變換的海浪非線性特徵研究》是依託大連理工大學,由董國海擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於連續小波變換的海浪非線性特徵研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：董國海
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以物理模型實驗數據為基礎，利用連續小波變換和基於小波變換的二階譜對近岸不規則波浪和獨立波群傳播過程中的非線性特徵進行深入、系統的研究，細緻分析地形、入射角度及初始參數對波浪非線性特徵的影響。對套用小波二階譜得到的表示波浪非線性的特徵量進行統計分析，並把它們參數化，從而更直接、方便地預測波浪的非線性參數在近岸傳播過程中的演化，為泥沙運動、低頻波浪等相關研究提供堅實的基礎。套用小波二階譜對波浪傳播過程中出現極大波浪（畸形波）的局部時間段進行分析，研究這些局部極大波浪的非線性特徵，找出極大波浪的出現與初始波浪形態的關係，為研究近岸畸形波的水動力特性以及產生機理提供理論依據。利用小波變換的多尺度性質，研究極大波浪出現時間段上各波浪成分的瞬時相位特徵，以及主波與高次諧波之間的相位關係，為研究畸形波浪奠定堅實的理論基礎。
結題摘要
波浪的運動形式是非線性的，非線性是波浪的一個非常重要的特性，是研究水波動力學十分關鍵的因素，因此開展波浪非線性的特徵非常重要.由於許多重要的非線性信息均是發生時間很短，所以對局部非線性特徵的分析非常重要，而小波變換是非平穩信號分析寫有力工具，因此小波變換是局部部非線性特徵以及非線性特徵量的變化提供了強有力的分析工具。本研究主要研究了（1）淺水波浪的非線性特徵，考慮了地形、水流對非線性特徵以及極限波浪的特徵的影響，並對非線性特徵量進行了參數化，國際上首次提出了考慮地形坡度的波浪非線性特徵參數化方程，研究成果發表在國際海洋工程領域最著名期刊《Coastal Engineering》，（2）數值研究了波浪傳播方向對波浪非線性特徵的影響，得到了考慮波浪入射角度的波浪非線性特徵的參數化公式，（3）得到了淺水極限波浪的波陡特徵，（4）分析了波浪非線性特徵在潛堤上的變化規律及與極限波浪發生的聯繫，得到了淺水波面偏度和峭度的之間的經驗公式，（5）採用小波二階譜分析了隨機波浪在緩坡上的非線性能量傳遞，首次發現波浪非線性程度隨著水深的減小往高頻轉移（6）研究了有限水深波浪調製不穩定性的特徵，採用小波變換分析了頻帶下移的特徵，首次發現了耗散對波浪調製不穩定性影響的規律，並分析了水流存在下有限水深波浪非線性特徵，研究成果發表在國際力學領域最著名期刊《Journal of Fluid Mechanics》和《Physics of Fluids》（7）分析了基於小波變換估計波浪方向譜方法的優點和快速算法（8）基於小波變換提出了一種新的分離高階諧波的時域方法，該方法可以準確分離變水深情況下的高次諧波（9）研究了基於離散小波的降噪方法在海工數據中的適用性（10）數值分析了由孤立波和波群引發的港灣震盪，採用小波變換分析了港灣震盪的過程（11）首次試驗研究了弱三維波浪破碎的特徵，發現兩列不同傳播角度的波列相互作用是一個強非線性過程，隨著入射波陡的增大能量損耗先增加後減小，該項研究成果發表在力學領域著名期刊《European Journal of Mechanics B/Fluids》（12）首次研究了非線性聚焦波浪在傳播過程中的失調現象，該項研究成果被國際海洋工程領域期刊《Ocean Engineering》錄用。
