二维洋流拉格朗日拟序结构分析算法

摘要

本发明涉及一种二维洋流拉格朗日拟序结构分析算法。该算法以柯西‑格林右应变张量为基础，该张量通过计算流场中粒子运动一段时间的梯度得到。粒子运动使用Runge‑Kutta 4阶积分方法，对流场采用cubic插值。为提高计算精度，在每个格网点上附加4个近邻点使用有限差分计算梯度。柯西‑格林右应变张量具有两个实特征值，较大特征值的局部极大值和较小特征值的局部极小值为LCS的种子点，向前向后在非对应的特征矢量场中进行Runge‑Kutta 4阶积分得到拉格朗日拟序结构。积分时考虑特征矢量的方向不连续性。始终与上一点方向保持一致，若相差超过90度则反向。在生成一条LCS后，在该LCS的一定宽度范围内的LCS种子点置为无效，控制LCS之间的间距。拉格朗日拟序结构是重要的流场拓扑结构，能有效的应用于洋流的范围，年季变化和主支流分析。