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(河海大学 港口海岸与近海工程学院,江苏 南京 210098)

【摘　要】上跨零点法是实验室用来统计不规则波高的主要方法,然而其繁杂的数据往往给统计带来困难且易出错.把MATLAB程序应用到波高统计中,不仅十分快捷且准确性较高.

【关键词】MATLAB；不规则波；波高；上跨零点法

海岸动力学中常常要在实验室水箱中通过造波机制造出波浪,主要对不规则波高的统计,但是通过造波机造出的波浪往往周期很短,往往最后的资料里有着较多数目的波高,给最后的统计造成困难.而MATLAB具有高效的数值计算能力和图形处理功能.通过MATLAB软件的编程将其运用到波浪采集中,可以大大减轻实验者的负担,能够快速的处理数据.

０　概述

在采集波高时常常用到上跨零点法,所谓上跨零点法就是以平均水位为零线,把波面上升与零线相交的点作为起点.波形不规则地振动降到零线以下,接着又上升再次与零线相交,这一点作为该波的终点(也是下一个波的起点).如横坐标是时间,则两个连续上跨零点间的间距就是波的周期,若横坐标是距离,则此间距是这个波的波长.把这两点间的波峰最高点到波谷最低点的垂直距离定义为波高.对于中间可能存在的小波动,只要不与零线相交就不予考虑.

在实际试验中,由于各种误差以及波浪的非线性性,得到的数据是十分繁杂的尤其是不规则波,几乎没有规律可言,若不用程序处理这几乎是不可能完成的.

1.　MATLAB的应用实例

用MATLAB来统计有效波高,程序精髓为上跨零点法,即data(n)*data(n+1)&lt,0.波峰减波谷即为波高,将采集到的所有波高进行排序,取前1/3大波进行算术平均,得到不规则波的有效波高.

1..1　不规则波程序

%不规则波

clc,clear

A等于xlsread(&amp,acute,D:\matlab\11\bin\bobo3&amp,acute,,1,&amp,acute,b2:b8001&amp,acute,),

A等于A&amp,acute,,

k等于0,m等于0,n等于0,

%求临界点

for i等于1:7999

if A(i)&lt,0 &amp, A(i+1)&gt,等于0

k等于k+1,

B(k)等于i+1,

end

end

w论文范文e_max等于zeros(1,k-1),

w论文范文e_min等于zeros(1,k-1),

w论文范文e_height等于zeros(1,k-1),

波浪理论:kaka

Q等于ceil((k-1)/3),%求前三分之一波高数

%求波高

for j等于1:length(B)-1

m等于B(j),

n等于B(j+1),

w论文范文e_max(j)等于max(A(m:n)),

w论文范文e_min(j)等于min(A(m:n)),

w论文范文e_height(j)等于 w论文范文e_max(j)-w论文范文e_min(j),

end

%排序并取前三分之一的均值

C等于sort(w论文范文e_height,&amp,acute,descend&amp,acute,),

D等于C(1:Q)

Height等于mean(D)

3.　结果分析

在未用MATLAB程序编写前,我们大多只能手工画图,或者用excel画图.前者一来数据太多难以绘图,二来画图费时长.后者虽然具有一定的准确性,但是应用不够方便,难以推广.现在可以在电脑里内置一个MATLAB求波高程序,这样在采集到数据时直接将数据运行到程序上,直接得出结果,这样既省时又省力,可以大大减轻实验者负担.

4.　结语

本文主要把MATLAB运用到运用到实验室波高采集中,用来处理繁杂的波浪数据.既方便又简单.同时可以应用到解决水位、点脉动压力、面脉动压力、拉力、三维总力、二维 流速、护舷、位移、温度、应变以及模拟电压等试验中.

【参考文献】

［１］邹志利.海岸动力学[M]．４版.北京：人民交通出版社,2009,12.

［２］张铮.MATLAB程序设计与实例应用[M].北京：中国铁道出版社,2003,11．

［责任编辑：薛俊歌］

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