分离入射波与反射波的解析方法.pdf

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1、第21卷第1期海洋工程Vol.21No.12003年2月THEOCEANENGINEERINGFeb.2003文章编号：1005-986（52003）01-0042-05分离入射波与反射波的解析方法王永学，彭静萍，孙鹤泉，李广伟（大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连116024）摘要：提出了一种新的分离入射波和反射波的解析方法（AM）。利用两点处的波高信息，运用Hilbert变换得到波浪信号在复域内的解析表达式，不需要计算合成波高和相位差即可实现信号的分离。根据分离结果，可以精确地估计入射波与反射波的幅值以及反射系数等

2、参数，能够获得入射波与反射波之间的相位信息，并且可方便地用于不规则波的分离。文中通过数值模拟与物理模型实验对AM法进行了检验，所得的结果与实际值非常吻合。关键词：解析法；Hilbert变换；反射系数；快速傅立叶变换中图分类号：P731.22文献标识码：ASeparationofcompositewavesbyananalyticalmethodWANGYong-xue，PENGJing-ping，SUNHe-guan，LIGuang-wei（StateKeyLaboratoryofCoastalandOffshoreEngineer

3、ing，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China）Abstract：Thepaperpresentsanana1yticalmethod（AM）toseparatethecompositewavesintoincidentandref1ectedwaveswithoutcalculat-ingwaveheightandphasedifference.Hilberttransformisfirstintroducedtoobtaintheanalyticalexpressionof

4、thesignalsintherealdomain，thentheseparationcanbeachieved.Fromtheseparatedincidentandreflectedwaves，theamplitudesofincidentandreflectedwavesandre-flectioncoefficientscanbeeasilyobtained.NumericalsamplestosimulatetheregularwavesystemaregivenandestimatedvaluesbyAMagreewel

5、lwiththetargetvalues.Waveexperimentsarealsoconducted，andthereflectioncoefficientsaregivenbyusingbothAMandGoda'smeth-od.Itisshownthatthenewmethodisveryeasyandusefultoestimatetheref1ectioncoefficientascomparedwiththeothermethod.Further-more，thereflectionperformanceundert

6、heconditionofirregularwavesisalsogiven.Keywords：AnalyticalMethod（AM）；Hilberttransform；reflectioncoefficient；FastFouriertransform（FFT）在波浪与海岸建筑物相互作用的物理模型实验中，由造波机产生的入射波向前传播并作用于实验模型时，一部分波能将被反射回去，在水槽中与入射波叠加形成合成波。为了研究实验模型对波浪的反射作用，必须估算合成波中的反射波。由于无法直接测量反射波，合成波的分离技术一直是物理模型实验中需要

7、解决的问题。目前实验室物理模型试验中入射波与反射波的分离都是通过分析布置在试验模型前的两个浪高仪（两点法）或三个浪高仪（三点法）的波面信号来实现的，但不同的方法对分离结果的精度和计算效率影响很大。［1］Goda提出的两点法是通过计算得到两个波高仪处的波高和相位差后，将合成波进行分离。MansardFun-［2］ke通过三个波高仪测得的波浪信号，计算合成波在三处的波高和相位差，然后用最小平方和原理来计算入射波与反射波波高。这两种方法当两个波高仪之间的距离等于入射波半波长的整数倍时不适用，且都需要［3］先计算相位差，计算复杂且误差大。I

8、saacson给出了另外一种用三个波高仪分离合成波的方法，虽然该方法只需得到三个波高仪处的波高，但结果误差仍较大。收稿日期：2001-12-14基金项目：教育部跨世纪人才基金资助项目（教技厅［1997］2号）作者简介：王永学（1955