MATLAB在實(shí)驗(yàn)室波高采集中的應(yīng)用

吳月勇 俞博威 曹 煜

（河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

海岸動(dòng)力學(xué)中常常要在實(shí)驗(yàn)室水箱中通過造波機(jī)制造出波浪，主要對不規(guī)則波高的統(tǒng)計(jì)，但是通過造波機(jī)造出的波浪往往周期很短，往往最后的資料里有著較多數(shù)目的波高，給最后的統(tǒng)計(jì)造成困難。而MATLAB 具有高效的數(shù)值計(jì)算能力和圖形處理功能。通過MATLAB軟件的編程將其運(yùn)用到波浪采集中，可以大大減輕實(shí)驗(yàn)者的負(fù)擔(dān)，能夠快速的處理數(shù)據(jù)。

0 概述

在采集波高時(shí)常常用到上跨零點(diǎn)法，所謂上跨零點(diǎn)法就是以平均水位為零線，把波面上升與零線相交的點(diǎn)作為起點(diǎn)。波形不規(guī)則地振動(dòng)降到零線以下，接著又上升再次與零線相交，這一點(diǎn)作為該波的終點(diǎn)（也是下一個(gè)波的起點(diǎn)）。如橫坐標(biāo)是時(shí)間，則兩個(gè)連續(xù)上跨零點(diǎn)間的間距就是波的周期;若橫坐標(biāo)是距離，則此間距是這個(gè)波的波長。把這兩點(diǎn)間的波峰最高點(diǎn)到波谷最低點(diǎn)的垂直距離定義為波高。對于中間可能存在的小波動(dòng)，只要不與零線相交就不予考慮。

在實(shí)際試驗(yàn)中，由于各種誤差以及波浪的非線性性，得到的數(shù)據(jù)是十分繁雜的尤其是不規(guī)則波，幾乎沒有規(guī)律可言，若不用程序處理這幾乎是不可能完成的。

1 MATLAB 的應(yīng)用實(shí)例

用MATLAB 來統(tǒng)計(jì)有效波高，程序精髓為上跨零點(diǎn)法，即data(n)*data(n+1)<0.波峰減波谷即為波高，將采集到的所有波高進(jìn)行排序，取前1/3 大波進(jìn)行算術(shù)平均，得到不規(guī)則波的有效波高。

1.1 不規(guī)則波程序

3 結(jié)果分析

在未用MATLAB 程序編寫前，我們大多只能手工畫圖，或者用excel 畫圖。前者一來數(shù)據(jù)太多難以繪圖，二來畫圖費(fèi)時(shí)長。后者雖然具有一定的準(zhǔn)確性，但是應(yīng)用不夠方便，難以推廣。現(xiàn)在可以在電腦里內(nèi)置一個(gè)MATLAB 求波高程序，這樣在采集到數(shù)據(jù)時(shí)直接將數(shù)據(jù)運(yùn)行到程序上，直接得出結(jié)果，這樣既省時(shí)又省力，可以大大減輕實(shí)驗(yàn)者負(fù)擔(dān)。

4 結(jié)語

本文主要把MATLAB 運(yùn)用到運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)室波高采集中，用來處理繁雜的波浪數(shù)據(jù)。既方便又簡單。同時(shí)可以應(yīng)用到解決水位、點(diǎn)脈動(dòng)壓力、面脈動(dòng)壓力、拉力、三維總力、二維 流速、護(hù)舷、位移、溫度、應(yīng)變以及模擬電壓等試驗(yàn)中。

［1］鄒志利.海岸動(dòng)力學(xué)[M].4 版.北京：人民交通出版社，2009,12.

［2］張錚.MATLAB 程序設(shè)計(jì)與實(shí)例應(yīng)用[M].北京：中國鐵道出版社，2003，11.