一种畸形波的生成调制方法及波谱修正方法与流程

1.本发明涉及一种物理海洋学技术领域，特别涉及一种畸形波的生成调制方 法，以及波谱修正方法。


背景技术：

2.畸形波，也叫做疯狗波、魔鬼波，是海洋中存在的一种超级大波，通常定 义为h
max
≥2hs(h
max
是最大波高，hs是有效波高)。由于畸形波中包含巨大的能 量，对海洋中的生产平台和船只具有巨大的破坏作用。截止目前，已经记录了 多起由畸形波引起的海洋平台和船舶事故。从1981到2000年，超过200艘大 型船舶失事，其中大部分事故被认为是畸形波导致的。其中haver和anderson 报道了draupner畸形波引起的draupner导管架平台的损坏事故。被用来记录南 海风资料的海洋观测平台fino-1，在距离静水面18m的位置被畸形波击中并损 坏。更多由畸形波引起的安全事故可以在现有的文献中可以找到。
3.畸形波能够突然出现在任意水深，任何天气，包括风暴潮天气，甚至平静 的水面。根据瑞利分布，在标准的随机波浪海况下，畸形波的出现概率为1/3000。 但是大量的实际观测表明，畸形波的实际发生概率远大于该理论值。欧洲的
ꢀ“
maxwave”计划旨在通过雷达和原位传感器监测恶劣天气中的波浪情况，通过 分析南大西洋3周的卫星监测数据，发现了大量畸形波的存在，观测到的最大 波高达到了25m，h
max
/hs＝2.9。carlos分析了北海1997年11月16-22日为期 7天的风暴潮数据，发现了21个畸形波。畸形波在全球各个海域中均可被观测 到，clauss基于瑞丽统计，推导出极端波高的概率密度函数，他发现畸形波 (h
max
≥2hs)发生的概率为28％。目前畸形波已引起国内外学者的广泛关注，并 在设计中予以考虑。
4.由于畸形波-结构之间的相互作用存在着强烈的非线性作用，所以物理模型 试验是探究畸形波-结构相互作用机理的重要手段。luo,koh(参考文献1)开展 模型试验研究畸形波对张力腿平台的冲击作用，通过调整畸形波的出现位置对 入射畸形波波面特征进行讨论。pan,liang(参考文献2)通过实验比较了畸形 波波列和不规则波波列中水面系泊漂浮方箱的运动响应，但是两个波列仅仅实 现了谱相同。houtani,waseda(参考文献3)在拖曳水池中开展模型试验，研究 三姊妹波对弹性集装箱船的作用。通过精确控制拖车，模型船与三姊妹波的遭 遇时间可以被准确控制与调整。
5.然而，不同畸形波形状的影响却很少被研究，现有文献中已经指出了畸形 波波面形状可能会是影响结构运动的重要因素。此外，实验室中如何对畸形波 形状进行控制鲜有研究。目前，由于线性叠加模型的便捷与高效性，该模型常 被用来在实验室中生成畸形波。在线性叠加模型中，畸形波波列在频域中被分 为两个部分：聚焦波列和随机波列。在聚焦波列中，通过调整组成波的相位， 使所有波浪在同一地点同一时刻达到最大值，组成单个大波。而在随机波列中， 组成波的初相位是随机的。但是随机波列中的随机性使得最后组成的畸形波波 列同样具有随机性。而且在频域中，畸形波的波高、周期等参数的指定也是困 难的，畸形波的形状也无法调整。ueno,miyazaki(参考文献4)以及schmittner
andhennig(参考文献5)等人将该叠加模型扩展到三维，同时考虑了波高谱和方向谱。采用该线性叠加模型生成了畸形波，由于在该线性模型中没有考虑非线性波-波相互作用的影响，产生的畸形波波面常常偏离于目标值。
6.因此，clauss(参考文献6),klein(参考文献7)和claussandschmittner(参考文献8)提出一种优化方法，在实验室中再现目标畸形波波面。他们采用的是离散小波变换和“subplex”优化方法，对小波变换的系数进行修正、优化后，畸形波波面特征可以很好的与目标值相吻合。然而这种优化方法存在的不足在于，该优化过程很耗时，一个工况大约需要20小时，如果想要探究一组畸形波参数的影响，显然该方法很低效；并且，在优化过程中，其它时刻的波面过程也被修改了，这不利于分析畸形波局部波面特征的影响。
7.参考文献：
8.[1]luom,kohcg,leewx,linp,reevede.experimentalstudyoffreakwaveimpactsonatension-legplatform.marstruct2020；74:102821.
[0009]
[2]panw,liangc,zhangn,huangg.experimentalstudyonhydrodynamiccharacteristicsofamooredsquarecylinderunderfreakwave(ii:
[0010]
frequency-domainstudy).oceaneng2021；219:108452.
[0011]
[3]houtanih,wasedat,tanizawak,sawadah.temporalvariationofmodulated-wave-traingeometriesandtheirinfluenceonverticalbendingmomentsofacontainership.apploceanres2019；86:128-40.
[0012]
[4]uenom,miyazakih,taguchih,kitagaway,tsukaday.modelexperimentreproducinganincidentoffastferry.jmarscitechnol2013；18(2):192-202.
[0013]
[5]schmittnerc,hennigj,editors.optimizationofshort-cresteddeterministicwavesequencesviaaphase-amplitudeiterationscheme.asme201231stinternationalconferenceonocean,offshoreandarcticengineering；2012；riodejaneiro,brazil.
[0014]
[6]claussg.thetamingoftheshrew:tailoringfreakwavesequencesforseakeepingtests.jshipres2008；52:194-226.
[0015]
[7]kleinm.thenewyearwave:spatialevolutionofanextremeseastate.joffshoremecharcteng2009；131.
[0016]
[8]claussgn,schmittnerc.experimentaloptimizationofextremewavesequencesforthedeterministicanalysisofwave/structureinteraction.joffshoremecharcteng2007；129(1):61-7.


技术实现要素：

[0017]
本发明的目的在于克服现有技术中针对畸形波生成的传统方法是在频域中对不同频率的波进行线性叠加，产生的畸形波波面常常偏离于目标值，且畸形波波面不方便调制的技术问题，提供了一种畸形波的生成调制方法；同时，为了使畸形波波列在频域中与目标谱保持一致，本发明还是提供了一种畸形波波谱修正方法。
[0018]
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
[0019]
一种畸形波的生成调制方法，包括以下步骤：
[0020]
步骤一、构造不规则波浪序列，作为畸形波波列的基本波列，其中不规则 波波列表达成若干线性波的叠加；
[0021]
步骤二、构造极端波浪，采用指定参数的三角函数进行构造，其中极端波 的函数解析式为：
[0022][0023]
其中ew是极端波波面过程；eh和ep分别是极端波的波高和周期；tc是 极端波出现的时间；α1＝ζ
crest
/eh，ζ
crest
是极端波的波峰；
[0024]
步骤三、将极端波插入不规则波波列中，通过过渡函数将极端波浪按照指 定时间tc光滑的插入到不规则波波列中，组成畸形波波列的函数解析式：
[0025]
fwt＝iwe*tranf ew*(1-tranf)
[0026]
其中fwt是畸形波波列；tranf是过渡函数；
[0027]
步骤四、构造的畸形波波列通过傅立叶转换到频域得到畸形波波列的波幅 a
′i、波数k
′i和波圆频率ω
′i，然后通过相位偏移推算造波板处的波列信息的函数解 析式，生成造波驱动信号，其中波列信息的函数解析式为：
[0028][0029]
其中fwm(xc，t)是造波板处的波列信息；xc是造波板与畸形波形成位置处的距 离；
[0030]
步骤五、对生成的畸形波进行调制，调整函数解析式中的极端波浪的波高 eh和周期ep，调整包含在不规则波波列中的畸形波形状；通过调整所述步骤 二极端波的函数解析式中的畸形波形成时间tc和所述步骤四中造波板与畸形波 形成位置处的距离xc，调节畸形波不同聚焦时间和聚焦位置，直到调制为所需 要的波形状和不同聚焦时间、聚焦位置的畸形波。
[0031]
本发明能够先构造不规则波浪序列，再构造极端波浪，然后在时域中将单 个极端大波插入到不规则波浪序列中，从而构造包含畸形波的波浪序列，然后 通过傅里叶变换将该序列转换到频域，乘以相应的水动力系数生成造波信号。 得益于时域的可视化和可操作性，可以很方便的构造出畸形波、三姊妹波等其 他特殊的极端波浪。
[0032]
本发明提供了一种畸形波的生成调制方法，该方法能有效地产生预期的极 端波浪，包括畸形波、三姊妹波，适应性较广；通过该方法可以实现对畸形波 波面的调制，并且保持波列中的其它波面过程不变。该方法为探究海洋畸形波
‑ꢀ
结构相互作用机理提供了有力的工具。
[0033]
优选地，所述步骤一中不规则波波列表达成若干线性波的叠加的函数，其 表达式为：
[0034][0035]
其中iwe(x，t)是不规则波波面过程；x和t分别表示位置和时间，x是常数；下标 i代表第i个组成波；m表示组成波的总数；a、k、ω和ε分别代表波幅、波数、 波圆频率和初相位。
[0036]
优选地，所述步骤三中过渡函数tranf的解析式为：
[0037][0038]
优选地，所述步骤四中造波板驱动信号可以通过fwm(xc，t)与贝塞尔传递函数 相乘得到，其中贝塞尔传递函数为：
[0039][0040]
其中s0(t)是造波机的驱动信号，h是水深。
[0041]
本发明还提供了一种畸形波波谱修正方法，包括以下步骤：
[0042]
步骤一、根据如上述一种畸形波的生成调制方法，生成畸形波波列，其中 所述生成畸形波波谱为目标谱s
t
(ωi)；
[0043]
步骤二、进行物理模型实验，对畸形波波列进行实测，得到畸形波实测谱 sm(ωi)；
[0044]
步骤三、进行波谱修正，采用修正公式为：
[0045][0046]
其中s
i1
(ωi)是输入谱，s
i2
(ωi)是修正后的畸形波波谱；
[0047]
步骤四、引入松弛因子λ，得到引入松弛因子后的修正谱s
′
i2
(ωi)为：
[0048]s′
i2
(ωi)＝λs
i2
(ωi) (1-λ)s
i1
(ωi)；
[0049]
其中：λ是松弛因子，取值0-1；
[0050]
步骤五、将所述引入松弛因子后修正谱s
′
i2
(ωi)作为输入谱s
i1
(ωi)，重复步骤二 至步骤四，迭代多次后得到最终的引入松弛因子后的修正谱s
′
i2
(ωi)，完成畸形波 波谱修正。
[0051]
本发明所提供的一种畸形波波谱修正方法，能够使畸形波的实测谱和目标 谱吻合较好，为探究畸形波-结构相互作用机理提供了有力的研究手段。
[0052]
优选地，上述步骤五中迭代次数为3-5次。
[0053]
优选地，所述步骤一中生成的畸形波波列的组成成分和初相位保持不变。
[0054]
优选地，所述步骤二中的物理模型实验的装置包括水池，所述水池内一端 设置有推板式造波机，水池内设有支架，支架上间隔设有若干个浪高仪，每个 浪高仪上连接有信号采集器。
[0055]
优选地，所述浪高仪的采样频率为50-100hz，测量精度为0.05-0.1mm。
[0056]
优选地，所述水池长40-60m，宽30-40m，各个浪高仪的间距为0.2-0.4m。
[0057]
与现有技术相比，本发明的有益效果：
[0058]
1、本发明提供了一种畸形波的生成调制方法，该方法能有效地产生预期的 极端波浪，包括畸形波、三姊妹波，适应性较广；通过该方法可以实现对畸形 波波面的调制，并且保持波列中的其它波面过程不变；该方法为探究海洋畸形 波-结构相互作用机理提供了有力的工具；
[0059]
2、本发明所提供的一种畸形波波谱修正方法，能够使畸形波的实测谱和目 标谱吻合较好，为探究畸形波-结构相互作用机理提供了有力的研究手段。
附图说明：
[0060]
图1为本发明所述一种畸形波的生成调制方法的流程图；
[0061]
图2为本发明所述极端波浪及过渡函数图；
[0062]
图3为本发明所述的构造的畸形波波列及相应的不规则波波列；
[0063]
图4为本发明所述一种畸形波波谱修正方法的流程图；
[0064]
图5a为该实施例2中物理模型实验的装置布置正视图；
[0065]
图5b为该物理模型实验的装置布置俯视图；
[0066]
图6a为本发明所述不同随机波列中在工况一中产生的畸形波；
[0067]
图6b为本发明所述不同随机波列中在工况二中产生的畸形波；
[0068]
图7为本发明所述畸形波的生成调制方法生成的三姊妹波波列图 (hs＝6.8cm,t
p
＝1.6s)；
[0069]
图8为实测波谱与目标波谱的比较图；
[0070]
图9不同波高条件下畸形波波列和常规波列之间的对比图(t
p
＝1.6s)；
[0071]
图10不同周期条件下畸形波波列和常规波列之间的对比图(hs＝6cm)；
[0072]
图11不同畸形波波高对比图(hs＝8.2cm,t
p
＝1.9s)；
[0073]
图12不同畸形波周期对比图(hs＝6cm,t
p
＝1.4s)；
[0074]
图13大波峰和大波谷对比图(hs＝6cm,t
p
＝1.4s)。
[0075]
图中标记：
[0076]
1-造波板，2-水池，3-支架，4-横板，5-浪高仪，6-消浪网。
具体实施方式
[0077]
下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将 此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实 现的技术均属于本发明的范围。
[0078]
实施例1
[0079]
如图1所示，一种畸形波的生成调制方法，包括以下步骤：
[0080]
步骤一、构造不规则波浪序列，作为畸形波波列的基本波列，其中不规则 波波列表达成若干线性波的叠加，其函数表达式为：
[0081][0082]
其中iwe(x，t)是不规则波波面过程；x和t分别表示位置和时间，x是常数； 下标i代表第i个组成波；m表示组成波的总数；a、k、ω和ε分别代表波幅、波 数、波圆频率和初相位；
[0083]
需要说明的是，每个组成波的初相位是随机的，本技术是通过matlab软 件中“rand”函数进行指定，在该函数中通过人为输入的随机种子(random seed) 生成一组随机数。波幅可以根据波谱进行计算得到：
[0084][0085]
其中s(ωi)是波浪谱；
[0086]
步骤二、构造极端波浪，采用指定参数的三角函数进行构造，其中极端波 的函数解析式为：
[0087][0088]
其中ew是极端波波面过程；eh和ep分别是极端波的波高和周期；tc是 极端波出现的时间；α1＝ζ
crest
/eh，ζ
crest
是极端波的波峰；
[0089]
需要说明的是，在步骤二中，为了在下面步骤三中实现极端波浪和不规则 波波列之间平滑过渡，上述的函数解析式则在极端波浪前后加入连接自由水面 的过渡段。其中极端波曲线形式见图2所示；
[0090]
步骤三、将极端波插入不规则波波列中，通过过渡函数将极端波浪按照指 定时间tc光滑的插入到不规则波波列中，组成畸形波波列：
[0091]
fwt＝iwe*tranf ew*(1-tranf)#(4)
[0092]
其中fwt是畸形波波列，tranf是过渡函数，其中tranf过渡函数的具体函 数解析式如下：
[0093][0094]
tranf过渡函数的样式见图2，构造完成的畸形波波列及相应的不规则波波 列见图3；
[0095]
步骤四、生成造波驱动信号，具体的，通过构造的畸形波波列通过傅立叶 转换到频域得到畸形波波列的波幅a
′i、波数k
′i和波圆频率ω
′i，然后通过相位偏移 推算造波板处的波列信息，生成造波驱动信号，其中波列信息的函数解析式为；
[0096][0097]
其中fwm(xc，t)是造波板处的波列信息；xc是造波板与畸形波形成位置处的距 离；
[0098]
上述造波板驱动信号可以通过fwm(xc，t)与贝塞尔传递函数相乘得到，其中贝 塞尔传递函数为：
[0099][0100]
其中s0(t)是造波机的驱动信号，h是水深。
[0101]
步骤五、对生成的畸形波进行调制，调整函数解析式中的极端波浪的波高 eh和周期ep，调整包含在不规则波波列中的畸形波形状；通过调整公式4中 的畸形波形成时间tc和公式5中的畸形波形成位置xc，调节畸形波不同聚焦时 间和聚焦位置，直到调制为所需要的波形状和不同聚焦时间、聚焦位置的畸形 波。具体的，通过调整式3中极端波浪的波高eh和周期ep，就可以调整包含 在不规则波波列中的畸形波形状。畸形波波高eh取为负值，就可以生成大波谷。 通过调整式4中的畸形波形成时间tc和公式5中的畸形波形成位置xc，不同畸 形波聚焦时间和聚焦位置可以被实现。对于三姊妹波或者其它特殊波面的生成， 依然可以按照上述步骤生成，不同的是需将公式3中单个极端波浪替换成目标 波浪即可。
[0102]
本发明能够先构造成不规则波浪序列，再构造极端波浪，然后在时域中将 单个极端大波插入到不规则波浪序列中，从而构造包含畸形波的波浪序列，然 后通过傅里叶变换将该序列转换到频域，乘以相应的水动力系数生成造波信号。 得益于时域的可视化和可操作性，可以很方便的构造出畸形波、三姊妹波等其 他特殊的极端波浪。
[0103]
本发明提供了一种畸形波的生成调制方法，该方法能有效地产生预期的极 端波浪，包括畸形波、三姊妹波，适应性较广；通过该方法可以实现对畸形波 波面的调制，并且保持波列中的其它波面过程保持不变；该方法为探究海洋畸 形波-结构相互作用机理提供了有力的工具。
[0104]
实施例2
[0105]
如图4所示，本实施例2提供了一种畸形波波谱修正方法，包括以下步骤：
[0106]
步骤一、根据如上述实施例1中一种畸形波的生成调制方法，生成畸形波 波列，其中所述生成畸形波波谱为目标谱s
t
(ωi)；
[0107]
步骤二、进行物理模型实验，对畸形波波列进行实测，得到畸形波实测谱 sm(ωi)；
[0108]
步骤三、进行波谱修正，采用修正公式为：
[0109][0110]
其中s
i1
(ωi)是输入谱，s
i2
(ωi)是修正后的畸形波波谱；
[0111]
步骤四、引入松弛因子λ，得到引入松弛因子后的修正谱s
′
i2
(ωi)为：
[0112]s′
i2
(ωi)＝λs
i2
(ωi) (1-λ)s
i1
(ωi)#(9)；
[0113]
其中：λ是松弛因子，取值0-1；
[0114]
步骤五、将所述引入松弛因子后修正谱s
′
i2
(ωi)作为输入谱s
i1
(ωi)，重复步骤二 至步骤四，迭代多次后得到最终的引入松弛因子后的修正谱s
′
i2
(ωi)，完成畸形波 波谱修
正。
[0115]
本发明所提供的一种畸形波波谱修正方法，能够使畸形波的实测谱和目标 谱吻合较好，为探究畸形波-结构相互作用机理提供了有力的研究手段。
[0116]
上述步骤五中迭代次数为3-5次。在谱修正过程中，为了使波-波相互作用 的非线性效应影响更加稳定，上述步骤一中生成的畸形波波列的组成成分和初 相位保持不变。
[0117]
如图5a、5b所示，上述步骤二中的物理模型实验的装置包括水池1长a为 40-60m，宽b为30-40m，各个浪高仪5的间距l为0.2-0.4m，浪高仪的采样频 率为50-100hz，测量精度为0.05-0.1mm，水池1内一端设置有推板式造波板1， 水池2内设有支架3，支架3上间隔设有若干个浪高仪5，如9-10个，每个浪高 仪5上连接有信号采集器。
[0118]
实施例3
[0119]
本实施例3为畸形波的生成调制方法以及畸形波波谱修正方法的物理模型 实验，图5a为该实施例2中物理模型实验的装置布置正视图，图5b为该物理 模型实验的装置布置俯视图，该物理模型实验包括水池2和位于水池2一端的 造波板1，采用电容式浪高仪5被用来测量波面时间历程，其测量精度0.1mm， 采样频率50hz；共有9只浪高仪5沿着水池2中心线安装，浪高仪5间距0.3m。 5#浪高仪5距造波板18m；浪高仪5通过支架3及横板4固定到水池中的指定 位置，其中横板4可以采用铝合金板。本次试验水深0.7m。总采样时间164s， 畸形波形成时间tc均设为50s。波浪谱采用jonswap谱，总波数m为300。 除非特殊说明，步骤1中初始相位的随机种子均取为“12”。聚焦位置均取在5# 浪高仪所在位置，即xc的初始值取为18m。每次试验完成后，等水面在消浪网 6的作用下，平静再进行下一次试验。由于畸形波出现时间和出现位置在线性叠 加模型中也可实现，故此处不再讨论。本发明主要对该畸形波生成方法的有效 性进行验证，观察通过该方法对畸形波波面进行调整的效果。
[0120]
通过上述物理模型试验对本发明提出的方法在时域和频域内进行验证。接 下来，对不同畸形波形状的实测波列进行对比，包括畸形波序列及相应的不规 则波序列，不同畸形波波高及周期序列，大波峰及大波谷序列，本发明中展现 的数据均来自于5#浪高仪。为了使展示的过程线更加清晰，本发明选取20-100s 的时间段进行展示。两个波序列的拟合优度由可决系数来评估(公式10)如下：
[0121][0122]
其中r2表示可决系数；ζ
1i
和分ζ
2i
别表示波列1和波列2第i时刻的波面升高；表示第二个波列波面升高的平均值；n表示采集的样本容量。r2从0-1变化， 其值越大表示两个波序列的一致性越好。
[0123]
由于波-波非线性相互作用、造波板性能等因素的影响，实际畸形波的聚焦位 置常常偏离于输入值。对于不同试验工况，该偏差是不稳定的，所以实际造波 过程中需要根据实际聚焦位置对xc进行调整。试验过程中发现：对于大波峰的 生成，位置偏差通常小于1m，通过2-3次调整即可实现畸形波在预定位置生成； 但是对于大波谷的生成，该位置偏差较大，需要更多次的调整。本节中展现的 波面过程为xc调整后的结果，畸形波恰好在5#浪高仪位置生成。
[0124]
1.方法有效性验证
[0125]
在不同随机种子条件下，基于该方法生成的不同实测畸形波波列的时间与 波面、波高对比见图6a、6b，其中h是下跨零统计波高。从波浪过程线中我们 可以观察到一个尖峰突然出现，这符合畸形波的直觉特征。
[0126]
如图6a所示，在工况1中，h
max
和ζ
crest
分别为19.90cm和12.73cm，相应 的h
max
/hs＝2.34，ζ
crest
/h
max
＝0.64。
[0127]
如图6b所示，在工况2中，h
max
和ζ
crest
分别为18.60cm和12.29cm，相应 的h
max
/hs＝2.19，ζ
crest
/h
max
＝0.66。可以看出所有的参数均满足于畸形波的全局 及局部特征(h
max
＞2hs，ζ
crest
＞0.6h
max
)。
[0128]
图7展示了基于该方法生成的三姊妹波。从过程线中可以看出，水面上出 现了三个连续的异常大波。三个大波的波高分别为13.94cm、15.16cm和13.40 cm，相应的h
max
/hs分别为2.1、2.2和2.0。所有这三个波均满足于畸形波h
max
≥2hs的评判标准。
[0129]
图8展示了目标波谱和修正后的实测波谱对比。可以看出，经过上述的谱 修正后，实测波谱与目标波谱吻合的很好。对于工况一，谱峰频率、谱峰值和 谱总能量的误差分别为0.00％、6.44％和0.39％。对于工况二，谱峰频率、谱峰 值和谱总能量的误差分别为0.00％、2.36％和12.83％。
[0130]
因此，本发明提出的方法能够有效的在实验室中产生畸形波和三姊妹波， 并且在时域和频域均有良好的表现。
[0131]
2.不同基本波列条件下畸形波生成结果
[0132]
在不同谱峰周期和有效波高条件下，畸形波波列和相应的不规则波波列对 比结果见图9、10。本小节r2的计算排除了畸形波发生时刻。可以看出，除了畸 形波发生时刻，其它时刻的波面过程几乎完全一致。最大和最小的r2值分别为 0.962和0.884。结果表明，通过此方法在一个不规则波列中插入极端波，不会 对其他时刻的波面过程产生影响。这有利于对畸形波和常规波浪与结构的相互 作用进行精确的对比。
[0133]
3.畸形波波形调制结果对比
[0134]
通过调整式函数解析式3中的输入参数，实现了对畸形波波形的调整。四 个不同畸形波波高结果对比见图11。基于此方法生成的畸形波相对波高范围较 大(h
max
/hs＝2.05-3.16)，同时畸形波周期及其他时刻的波面过程高度一致，畸 形波周期相对偏差小于3％，任意两个波列r2大于0.96。四个不同畸形波周期结 果对比见图12，生成的畸形波周期范围为(ep＝1.48s-1.84s)，同时畸形波波高 及其它时刻的波面过程高度一致，畸形波波高最大相对偏差2.7％，任意两个波 列r2大于0.92。大波峰及大波谷波列对比结果见图13，其最大峰值和最大谷值 分别为9.29cm和-7.38cm。其它时刻的波面过程高度一致，这两个波列的r2值为 0.86。
[0135]
上述结果表明，基于此方法可以有效的对畸形波形状进行调整，并且在这 一过程中其它时刻波面过程不变。利用此方法，可以探究不同畸形波形状与结 构相互作用机理。
[0136]
本发明提出一个在实验室中生成畸形波的新方法。在该方法中，通过在不 规则波波列中插入单个极端波浪来构造畸形波波列。不同于传统的线性叠加模 型，畸形波波列的构造是在时域中进行的。得益于时域中的可操作性，其它特 殊的波面形式，如三姊妹波，也可以很方便的生成，畸形波的形状也易于调整。 此外，本发明还提出畸形波波列的谱修正方法。开展物理模型模型试验对该方 法进行验证。得到如下结论：
[0137]
①
该方法可以有效地在实验室中产生极端波，包括畸形波和三姊妹波。通 过本发明提出的方法对畸形波波谱进行修正，实测谱与目标谱吻合较好。
[0138]
②
得益于时域上操作的可视化和可操作性，基于此方法可以很方便的对局 部波面形状进行调整。并且对局部波形的调整不会对其它时刻的波面过程产生 影响。此方法有助于对畸形波-结构相互作用机理进行深入的探究。
[0139]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。