课题组在非线性波浪小波变换分析方法取得新进展

        小波二阶谱具有频率分辨率高、自由度高的特点,被广泛地用于波浪非线性的分析中。然而,传统的小波二阶谱难以对频率耦合的程度给出准确的量化,因而对波面信号进行分析时会采用小波二阶相干谱。对于有限长度、振幅快速变化的信号,二阶相干谱可能会在并不存在耦合的频率对上给出较高的量值,对分析结果具有一定的误导性。

        为了克服传统小波二阶谱的缺陷,采用一种新定义的可量化的小波二阶谱对波面信号进行分析。使用两个物理模型试验数据集对该方法进行了验证。结果表明,基于lognormal母小波的可量化小波二阶谱可以较好地估计波浪非线性。新定义的小波二阶谱可以很好地描述波浪偏度和不对称度的沿程演化过程,与统计方法得到的结果吻合良好。表明新的小波二阶谱能够量化非线性波浪的频率耦合程度。基于该方法,进一步地讨论了小波中心频率对结果的影响。随着小波中心频率增大,小波二阶谱积分得到的偏度和不对称度增大。

        本研究发展了非线性波浪小波二阶谱分析方法,为小波二阶谱结果验证提供了依据。相关研究成果发表于学术期刊《Ocean Engineering》(2023年第268卷),曹向明博士生为论文第一作者,时健副教授为通讯作者,张弛教授和郑金海教授为共同作者。本研究得到国家自然科学基金重点项目、广西北部湾海洋资源环境与可持续发展重点实验室开放基金和国家自然科学基金面上项目资助。

参考文献:

Cao Xiangming, Shi Jian*, Zhang Chi, Zheng Jinhai. Inter-comparison of wave skewness and asymmetry estimation using wavelet, Fourier and statistical methods. Ocean Engineering, 2023, 268, 113382.

不同小波中心频率计算得到的波浪偏度和不对称度

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