基于连续小波变换的波浪非线性研究doc.doc

附件2 论文中英文摘要 作者姓名：马玉祥 论文题目：基于连续小波变换的波浪非线性研究 作者简介：马玉祥，男，1981年10月出生，2006年09月师从于大连理工大学董国海教授，于2010年06月获博士学位。 中 文 摘 要 海洋资源的开发和利用依赖于海上工程设施的建设，而波浪是海上建筑物最主要的外部动力荷载，于是精确地预报波浪及其对结构物的作用力是海上工程结构设计、建造及维护时必须首先考虑的关键因素。因此，“波浪及其与结构物的相互作用”是海洋工程研究领域最基础的关键科学问题。但是，传统的波浪分析方法不能完全满足实际研究工作的需要。小波变换是对非平稳信号进行时频分析的理想工具，目前该方法在许多科学和工程领域中得到了广泛的应用。然而，小波变换在波浪非线性特征分析中的应用研究却相对匮乏，有关方面的应用研究尚不深入，没有充分展示小波变换的优越性。本博士论文的目的是将Morlet小波变换及其相关概念应用到波浪的非线性特征分析研究中，深入地挖掘Morlet小波变换在分析波浪非线性特征中的潜力，寻求基于Morlet小波变换的处理非线性波浪信号的新方法，具有非常重要的科学研究意义和工程应用价值。 论文首先对数据处理方法进行了简单的回顾，并详细介绍了Morlet小波变换的概念、特性以及优越性。然后，基于Morlet小波变换，对几种典型的非线性波浪信号进行了深入、细致的分析研究，取得了如下创新性研究成果： 基于小波局部波能过程线首次提出了一个新的量化波浪群性程度的波群因数GF，与以往的GF的相比，本文提出的GF受计算时参数选取的影响几乎可以忽略，更加适合用来统一量化波浪的群性程度。 首次引入小波二阶相关谱分析短时/瞬态非平稳波浪的非线性特征，从而解决了传统傅里叶二阶相关谱方法不能应用于短时/瞬态信号非线性耦合分析的问题。并用该小波二阶相关谱研究了不规则波浪在曲线形潜堤上的非线性传播变形、波浪局部的非线性特征变化以及非线性聚焦波浪在等水深下的传播演化过程，取得了理想的研究结果。 首次提出用小波局部尺度平均波能来量化局部瞬态高阶谐波，从而解决了传统方法不能很好地量化局部瞬态谐波能量的问题。 首次采用小波脊方法提取波浪瞬时峰频并用其表示波浪的瞬时频率，从而解决了用传统方法定义复杂信号的瞬时频率所遇到的困难。并用该方法首次分析研究了波浪在沿空间变化逆水流中的非线性频率调制过程，对波浪在逆水流中频带下移的条件以及频带下移的特征和机理进行了详细的分析研究，取得了重要的研究进展。 根据Morlet小波变换的解析性质，首次提出了一种适合在变水深情况下分离非平稳入、反射波浪的时域方法，从而解决了以往基于傅里叶变换的分离方法不能精确分离非平稳波浪场的问题。首次提出了一个新的分离低频波浪的时域方法，应用该方法能够准确地得到约束长波和入、反射自由长波的时间序列，为研究在变浅过程中约束长波滞后于短波包络的相位变化提供了很好的分析方法。 博士论文中的研究成果大部分表在期刊上, 如SCIEI)1篇, Coastal Engineering (SCIEI) 2篇, Ocean Engineering (SCIEI) 2篇, Journal of Engineering Mechanics-ASCE (SCIEI) 1篇， China Ocean Engineering (SCIEI)1篇。Laboratory observations of wave evolution, modulation and blocking due to spatially varying opposing currents”得到国际同行的高度认可，审稿意见为 “the results are a worthwhile contribution to the understanding of nonlinear wave dynamics and the core of the paper is to extend our knowledge of frequency downshift（该研究的结果对理解非线性水波动力学做出了重要的贡献，其核心部分拓展了人们对频带下移现象的了解）”，目前该论文被国外期刊他引1次。另一篇学术论文“y of wave-wave nonlinear interactions using the wavelet-based bicoherence” 2008年Texas AM University大学的Kaihatu, J.M. 来信表示对该文章提出的方法非常感兴趣，认为对他的研究有很大的帮助，目前该论文被国外期刊他引2次。目前发表的学术论文共被国外期刊他引次论文研究成果2009年教育部二等奖“非线性波浪及其对特种海工结构的作用”，本人排名第6（共11人），是唯一1