基于海浪谱模型和FFT的海面建模.pdf

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1、第28卷第4期重庆理工大学学报(自然科学)2014年4月V01．28No．4JournalofChongqingUniversityofTechnology(NaturalScience)Apr．2014doi：10．3969／j．issn．1674-8425(Z)．2014．04．017基于海浪谱模型和FFT的海面建模熊艳飞，石志广，郭建，李吉成(1．湘潭大学材料与光电物理学院，湖南湘潭411005；2．国防科学技术大学ATR重点实验室，长沙410073)摘要：针对海面波浪的随机性和复杂性等仿真难点问题，从

2、海洋学的观测和研究成果出发，使用风浪、涌浪和震荡波(choppy波)共同构成海浪谱。提出一种逼真度高且计算量小的基于海浪谱模型和快速傅里叶变换(F丌)的海面建模方法。在Matlab软件环境下仿真较为真实的海况，不仅实现了风浪和涌浪的模拟，还实现了震荡波的模拟，其中震荡波是为了解决海面的非线性问题。将3种海面波形高度谱叠加，对波形幅值进行F门，计算出空域随时间变化的波形。仿真结果表明：该方法可以快速有效地模拟动态海面，能够满足海面建模的逼真性和实时性的要求。关键词：风浪；涌浪；震荡波；海浪谱；快速傅里叶变换中图

3、分类号：TP391．1文献标识码：A文章编号：1674—8425(2014)04—0077—06SeaSurfaceModelingBasedontheSpectrumofOceanWavesModelingandtheFFTXIONGYan—fei，SHIZhi—guang，GUOJian，LIJi—cheng(1．FacultyofMaterials，OptoelectronicsandPhysics，XiangtanUniversity，Xiangtan411005，China；2．KeyLaborat

4、oryofATR，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha410073，China)Abstract：Inviewoftherandomnessandcomplexityoftheoceanwavesimulationproblems，byusingtheobservationandresearchresultsofoceanography，inthisarticle，thespectrumofoceanwaveisconstitutedofgravityw

5、aves，swellsandshockwaves(choppywaves)．Akindofhi【ghfidelityandlesscalculationofseasurfacemodelingmethodwasputforward，whichwasbasedonthespectrumofO-ceanwavemodelingandthefastfouriertransform(FFT)．ThemorerealoceanmarinewassimulatedintheMATLABsoftwareenvironmen

6、t，whichrealizedthesimulationofgravitywavesandswells．Inordertomeetthecharacteristicsofmarinephysicsandsolvethenonlinearproblem，thesimulationofchoppywaveswasincreased．Thewaves’heightspectrumwhichwassuperposedbythreewavesbyU一收稿日期：2013—12—06基金项目：国家自然科学基金资助项目(61

7、302145)作者简介：熊艳飞(1988一)，女，湖南益阳人，硕士研究生，主要从事海面红外图像研究。引用格式：熊艳飞，石志广，郭建，等．基于海浪谱模型和FFT的海面建模[J]．重庆理工大学学报：自然科学版，2014(4)：77—82．Citationformat：XIONGYan—fei，SHIZhi—guang，GUOJian，eta1．SeaSurfaceModelingBasedontheSpectrumofOceanWavesModelingandtheFFT[J]．JournalofChongqin

8、gUniversityofTechnology：NaturalScience，2014(4)：77—82．78重庆理工大学学报singtheFFTcancalculatetheheightspacedomainwaveformwhichwaschangedwiththetime．Thesimulationresultsshowthatthismethodcaneficientlysimulateth