(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210725393.7 (22)申请日 2022.06.24 (71)申请人 珠江水利委员会珠 江水利科 学研究 院 地址 510610 广东省广州市天河区天寿路 80号 (72)发明人 倪艺萍　王磊　陈俊　王天奕　 郭泽斌　范光伟　何启莲　赵旭升　 陈伟昌　邢方亮　林俊　徐奕蒙　 林柏涵　 (74)专利代理 机构 深圳市壹品专利代理事务所 (普通合伙) 44356 专利代理师 江文鑫　周婷 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01)G01M 10/00(2006.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 圆形港池 全向聚焦波合成算法 (57)摘要 本发明涉及聚焦 波的技术领域， 公开了圆形 港池全向聚焦波合成算法， 利用波谱相位聚焦生 成聚焦波， 在空间与时间的聚焦点处， 所有组成 波均以零相位叠加形成聚焦 波， 由对聚焦波进行 分析， 反推得到圆形港池外周多个圆周状布置的 造波板的位移曲线； 本发明提供的圆形港池全向 聚焦波合成算法， 突破极端波浪研究难点， 利用 圆形港池造波机的独特对称性， 实现了极端聚焦 波与图形类聚焦波的模拟生成， 如单峰聚焦波、 双峰聚焦波、 偏心聚焦波、 旋转聚焦波、 图形类聚 焦波等多种聚焦波形， 可为深海风暴、 海啸、 超强 台风等极端海况引起的各种随机的、 陡峭的、 破 坏力极强的畸形波 模拟提供技 术支撑。 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 CN 115186455 A 2022.10.14 CN 115186455 A 1.圆形港池全向聚焦波合成算法， 其特征在于， 利用波谱相位聚焦生成聚焦波， 在空间 与时间的聚焦点处， 所有组成波均以零相位叠加形成聚焦波， 由对所述聚焦波进 行分析， 反 推得到圆形港池外周多个圆周状布置的造波板的位移曲线； 根据线性叠加理论， 在任意点处波浪的自由面η(x,y,t)表示为不同频率和不同方向的 规则波叠加的结果， 如下公式(1)： 其中： aij是频率为fi、 方向角为θj的组成波波幅， ki为组成波波数， 为组成波初相位， Nf和Nθ分别为组成波频率数和方向数； 组成波角频率ωi和波数ki满足线性色散关系， 如下公式(2)： 其中： h圆形港池的水深； 设定波浪在指定时刻t＝tb时聚焦于位置(xb,yb)， 满足如下公式(3)： 各个组成波的初相位满足如下公式(4)： 波浪在指定时刻t＝tb时的波高η(x,y,t)如下公式(5)； 设定圆形港池波造波机布置于x＝0m处， 在圆形港池中指定位置(xb,yb)产生聚焦波， 各 个造波板的运动函数为如下公式(6)以及公式(7)： 其中， T(fi, θj)是圆形港池造波机的传递函数， S(ωi, θj)为组成波的频谱函数， Δωi为 组成波角频率的变化 值， Δθj为组成波方向角的变化 值。 2.如权利要求1所述的圆形港池全向聚焦波合成算法， 其特征在于， 设定组成波的离散 频率fi分布在[f1,fn]频率范围内,定义组成波的频率区间宽度Δf和中心频率fc分别为： 波浪的波面特 征表示为以下参数的函数： η＝f[Nf,Nθ,a,fc,Δf,(xb,yb),tb, α,h]    公式(9)。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115186455 A 2圆形港池全向聚焦波合成算法 技术领域 [0001]本发明专利涉及 聚焦波的技术领域， 具体而言， 涉及 圆形港池全向聚焦波合成算 法。 背景技术 [0002]极端聚焦波具有波高大、 能量集中、 非线性强、 出没无常等特点， 对海洋结构物和 船舶造成巨大威胁， 是极端海况波浪模型 试验的重要研究对象。 [0003]我国对于波浪模拟 方面的研究较国外起步晚， 国内的学者在这方面不断地进行探 索研究， 很多 科研人员致力于造波 水池的发展， 开展 大功率不规则大水池波浪生成的研究， 我国也先后建立了 很多大型试验水池。 [0004]目前， 我国至少拥有40个大型试验水池， 均为矩形造波港池， 都适用于近岸、 浅海 等大多数应用场景下 的海洋环境模拟， 面对深海复杂的风浪流海洋环境条件， 无法实现全 向极端波浪模拟， 在波浪模型试验中完全重现极端海况， 无法完成海洋技术装备在极端海 洋环境下的可靠性验证试验， 在功能上难以满足更复杂的深海极端海况模拟需求。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供圆形港池全向聚焦波合成算法， 满足极端复杂海况模拟的 科学试验需求。 [0006]本发明是这样实现的， 圆形港池全向聚焦波合成算法， 利用波谱相位聚焦生成聚 焦波， 在空间与时间的聚焦点处， 所有组成波均以零相位叠加形成聚焦波， 由对 所述聚焦波 进行分析， 反推得到圆形港池外周多个圆周状布置的造波板的位移曲线； [0007]根据线性叠加理论， 在任意点 处波浪的自由面 η(x,y,t)表示为不同频率和不同方 向的规则波叠加的结果， 如下公式(1)： [0008] [0009]其中： aij是频率为fi、 方向角为θj的组成波波幅， ki为组成波波数， 为组成波初 相位， Nf和Nθ分别为组成波频率数和方向数； [0010]组成波角频率ωi和波数ki满足线性色散关系， 如下公式(2)： [0011] [0012]其中： h圆形港池的水深； [0013]设定波浪在指定时刻t＝tb时聚焦于位置(xb,yb)， 满足如下公式(3)： [0014] [0015]各个组成波的初相位满足如下公式(4)： [0016] 说　明　书 1/5 页 3 CN 115186455 A 3