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虚拟海浪海洋环境模拟方法及应用

杨松林;李慧蕾;李坤;严家文;任慧龙

【摘要】Basedonthewavetheory,thesimulationmethodofrandom

wavesandthewavedatainThePacificNorthwestWavesStatisticalSet

writtenbyFangZhongsheng,asoftwarewasdevelopedtorealizethe

wavevirtual-ization,databaseinterfacedesignandpreliminarysimulation

processofvirtualwavesinthemarineenvironment.Morethan3600

copiesofdatatablesin80districtsinThePacificNorthwestWaves

StatisticalSetwereallrecordedinthemarineenvironmentdatabase.

Structurestrengthvirtualtestistakenasanexampletointroducetheset

ofnavigationconditionandobtainthewavespectrumcurveandwaves

surfacesmotionpattern.Theresultsshowthatthedisplaytechnologyof

dynamicnavigationusedtogetherwiththemarineenvironmentdatabase

providesagoodconditionfortheshipstructurestrengthandtheoverall

performancevirtualtest.%根据海浪理论及随机海浪的模拟方法和方钟圣所著

《西北太平洋波浪统计集》的波浪资料,设计并编制了虚拟海浪海洋环境模拟软件,

将《西北太平洋波浪统计集》的80个区块3600份数据表的所有数据全部录入海

洋环境数据库,初步完成了虚拟海浪海洋环境模拟流程和数据库界面的设计,将海浪

虚拟化.以结构强度虚拟测试为例,介绍了外载定义过程船舶航行海况的设置方法,得

到了海浪谱曲线和海况的波面运动图.研究结果表明:动态海况的显示技术和海洋环

境数据库的配合使用,为船舶结构强度和总体性能虚拟测试提供了良好的测试环境.

【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2012(026)003

【总页数】5页(P213-217)

【关键词】海洋环境;随机海浪;海浪谱;虚拟海浪;结构强度

【作者】杨松林;李慧蕾;李坤;严家文;任慧龙

【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学

船舶与海洋工程学院,江苏镇江212003;江苏现代造船技术有限公司,江苏镇江

212003;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;哈尔滨工程大学船舶工程

学院,黑龙江哈尔滨150001

【正文语种】中文

【中图分类】U661.1

船舶在航行过程中会受到复杂多变的海洋环境因素作用,包括风、浪、流等,对这些

环境因素的准确把握是船舶工程系统定量模拟的前提,其中海浪对船舶的作用往往

占据主导地位,模拟海浪的真实性在很大程度上决定了模拟结果的可信性,因而海浪

模拟多年来一直受到人们的普遍重视．

由于海上环境的复杂,进行试验和观测费用昂贵,不易取得系统、精确的观测资料,长

期以来人们利用造波机在水池中虚拟波浪．随着计算机的发展,已能通过数字虚拟

来研究波浪问题．海浪的虚拟通常是通过谱来实现的．航海虚拟系统中,波浪的虚

拟是一项关键技术,该技术既要满足虚拟系统对算法的实时性要求,又要使虚拟波浪

的要素(波高、周期等)能和某一波浪等级基本吻合,为此,本文主要研究海洋环境的

虚拟化问题:

1)以《西北太平洋波浪统计集》中数据为基础,分别采用单参数谱和双参数谱公式

表达有义波高概率分布规律,编制计算软件将海浪虚拟化;

2)对于一些特殊区域,例如台湾海峡,则根据不同海洋区块在不同季节的实测波浪数

据,通过数学力学方法把这些数据处理为按概率正态分布的时历和按雷利分布的波

幅,并