入反射波浪分离方法分析研究

摘要

波浪反射是波浪传播过程中重要的物理特性之一，反射将显著地改变波浪场特征。在海洋工程物模实验中，浪高仪等测波仪器采集的信号往往是入反射波浪的叠加，这给确定建筑物的反射系数、透射系数等水动力特征参数带来了困难，因此必须准确得到建筑物前的入射波和反射波，而入、反射波分离方法是解决这一问题的关键技术。目前有很多种波浪分离方法，每种方法都有一定的特点，本文工作的重点是对目前存在的分离方法进行归纳整理，对比分析每种方法的优缺点，总结出各种分离方法的适用条件，为入反射波的分离方法的使用提供参考。
　　本文首先调研了二维波浪场中自由波的频域和时域分离两类方法，并以频域方法为例，对其在几种特殊情况下（考虑水流，变地形影响以及衰减波）做出的改进加以说明，对每种方法的有缺点进行了归纳，进而整理总结了二维自由波分离方法的一般步骤。
　　在近岸浅水区波浪的非线性作用显著增强，波群传播过程中会产生低频波浪和高阶谐波。准确分离不同传播特征的低频波浪是揭示碎波拍现象产生机理的重要因素。本文总结了由双色波群、不规则波群引发的低频波浪的频域分离方法，以及基于小波变换解析法分离低频波浪的时域方法。对高阶谐波的分离，本文总结了利用多个测点分离高阶谐波的频域法，以及分离高阶谐波的时域方法。进而对各种高阶谐波分离方法的优缺点进行归纳。
　　最后关于三维波浪场中入、反射波的分离计算，文中总结了考虑变地形条件下斜向入射波的频域分离方法，以及如何采用最大似然法、改进的贝叶斯法以及小波方向谱法估计多向传播波浪入反射波的分离方法，对各种方法的适用条件和优缺点进行了归纳总结。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 相关研究工作的回顾

1．3 本文主要研究内容

2 二维自由波的分离

2．1 引言

2．2 频域分离

2．2．1 两点法

2．2．2 基于最小二乘法的改进

2．2．3 考虑水流存在

2．2．4 变地形影响

2．2．5 衰减波的分离

2．3 时域分离

2．3．1 传递函数法

2．3．2 希尔伯特变换解析法

2．3．3 小波变换解析法

2．4 本章小结

3 二维高阶谐波的分离

3．1 引言

3．2 低频波浪的分离

3．2．1 频域分离

3．2．2 时域分离

3．3 高阶谐波的分离

3．3．1 频域分离

3．3．2 时域分离

3．4 本章小结

4 三维波浪场中入反射波的分离

4．1 引言

4．2 斜向入反射波的分离

4．2．1 常水深条件下自由波的分离

4．2．2 变水深条件下自由波的分离

4．3 多向不规则入反射波方向谱和反射系数的分析

4．3．1 改进的最大似然法(MMLM)

4．3．2 改进的贝叶斯法(MBDM)

4．3．3 基于小波变换的方向谱估计

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢