CN111444465B - 底摩擦关系确定方法、装置及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种底摩擦关系确定方法、装置及电子设备，涉及海洋预报技术领域，该方法包括：构建目标海域的水深函数；根据该水深函数，以及该目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。本发明通过构建连续可导的水深函数，结合广义曼宁型公式中底摩擦系数与水深之间的幂指数关系，确定潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并提升计算结果的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及海洋预报技术领域，尤其是涉及一种底摩擦关系确定方法、 装置及电子设备。
背景技术
地球上的海水受到月球和太阳的万有引力作用产生的一种规律性的上 升下降运动叫做潮汐，地球上所有生物尤其是人类的生存和发展与潮汐密 切相关，潮汐潮流的准确预报可为海洋资源的开发利用、环境保护、海港 建设和能源利用提供海洋环境基本信息，如何把潮汐潮流预报的更加准确 是非常具有现实意义的。通常进行潮汐潮流的预报工作大都采用数值模拟的方法，其主要原理是求解海水的动力学方程组，在这其中底摩擦系数的 取值是影响模拟结果的一个关键因素。
目前，通常通过广义Manning型摩擦关系式计算底摩擦系数，但是， 该关系式是分段函数，转折点的水深通常是凭人为经验取值，计算结果受 主观影响较大；并且，该函数在转折点不平滑，也即不可导，使得在实际 模拟中会出现模拟不稳定等溢出问题。整体而言，现有底摩擦系数的计算过程稳定性较差，其计算结果的准确性也较差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种底摩擦关系确定方法、装置及 电子设备，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并提升底摩擦系数计 算结果的准确性。
第一方面，本发明实施例提供了一种底摩擦关系确定方法，包括：构 建目标海域的水深函数；该水深函数随自变量水深递增，并且，当该自变 量水深取无穷大和无穷小时，该水深函数收敛；根据该水深函数，以及该 目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮 流预报模拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟 中的底摩擦关系。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方 式，其中，上述构建目标海域的水深函数的步骤，包括：通过arctan函数 构建目标海域的水深函数。
结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方 面的第二种可能的实施方式，其中，该目标海域的水深函数的表达式为：
式中，G(h)为目标海域的水深函数；h 为自变量水深；h0为该目标海域的最大水深；a,b,c,d均为系数；并且，当 h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方 式，其中，该预设关系为幂指数关系，构建得到的该目标海域的潮汐潮流 预报模拟中的底摩擦关系表达式为：
式中，r为目标海域的底摩擦系数；r1和r2分别为该目标 海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数；h为自变量水深；h0为该目标海 域的最大水深；a,b,c,d均为常系数。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方 式，其中，上述求解该底摩擦关系表达式中的系数的步骤，包括：通过对 目标海域进行数值模拟实验，得到该目标海域的底摩擦关系表达式中的系 数。
结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方 面的第五种可能的实施方式，其中，该底摩擦关系表达式中的系数为：
其中，r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底 摩擦系数；a,b,c,d均为常系数。
第二方面，本发明实施例还提供了一种底摩擦关系确定装置，包括： 水深函数构建模块，用于构建目标海域的水深函数；该水深函数随自变量 水深递增，并且，当该自变量水深取无穷大和无穷小时，该水深函数收敛； 底摩擦关系表达式构建模块，用于根据该水深函数，以及该目标海域的底 摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式；系数求解模块，用于求解该底摩擦关系表达式中的 系数；底摩擦关系确定模块，用于根据该底摩擦关系表达式和该系数，确 定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。
结合第二方面，本发明实施例还提供了第二方面的第一种可能的实施 方式，其中，该预设关系为幂指数关系，构建得到的该目标海域的潮汐潮 流预报模拟中的底摩擦关系表达式为：
式中，r为底摩擦系数；r1和r2分别为该目标海域的最小 底摩擦系数和最大底摩擦系数；h为自变量水深；h0为该目标海域的最大水 深；a,b,c,d均为常系数。
结合第二方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第二方 面的第二种可能的实施方式，其中，该底摩擦关系表达式中的系数为：
其中，r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底 摩擦系数；a,b,c,d均为常系数。
第三方面，本发明实施还提供了一种电子设备，该电子设备包括处理 器和存储器，该存储器存储有能够被该处理器执行的计算机可执行指令， 该处理器执行该计算机可执行指令以实现上述底摩擦关系确定方法。
本发明实施例带来了以下有益效果：
本发明实施例提供的一种底摩擦关系确定方法、装置及电子设备，首 先构建目标海域的水深函数；该水深函数随自变量水深递增，并且，当该 自变量水深取无穷大和无穷小时，该水深函数收敛；然后根据该水深函数， 以及该目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的 潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；进而根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。该技术中，通过构建连续可导的水深函数， 结合广义曼宁型公式中底摩擦系数与水深之间的幂指数关系，确定潮汐潮 流预报模拟中的底摩擦关系，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并 提升底摩擦系数计算结果的准确性。
本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征 和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述 技术即可得知。
为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实 施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下 面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍， 显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获 得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种底摩擦关系确定方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种广义Manning型底摩擦系数和本发明 计算的摩擦系数的对比示意图；
图3为本发明实施例提供的一种底摩擦关系确定装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
图标：31-水深函数构建模块；32-底摩擦关系表达式构建模块；33-系 数求解模块；34-底摩擦关系确定模块；41-处理器；42-存储器；43-总线； 44-通信接口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附 图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本 领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
进行潮汐潮流的预报工作大都采用数值模拟的方法，其主要原理是求 解海水的动力学方程组，在这其中底摩擦系数的取值是影响模拟结果的一 个关键因素。以往对潮汐潮流数值模拟预报中使用的底摩擦系数大都采用 不随地点变化的常数，它解释了定常流动水渠中摩擦力与流速的关系，在 潮汐动力学中可写成：Fb＝-ρgC-2|u|u。其中Fb为摩擦力，ρ为流体密度，g 为重力加速度，C为Chezy系数，u为流速。如果C为常数，表明摩擦力与流速的平方成比例，为方便，常常用系数r代替Chezy系数，取r＝gC-2，r(亦 即C)取常数的情形常被称为平方摩擦，也可称为Chezy型摩擦。
后来Manning于1890年通过实验发现Chezy系数并不是常数，而是与 水深有关，因此他给出了一个关系式：r＝gn2g-1/3，称为Manning公式，其 中n称为Manning粗糙度系数，这个公式表明水深越浅，底摩擦越大。
在Manning公式的基础上，滕飞等人进行了进一步改进，提出广义 Manning底摩擦关系，这种底摩擦关系同时包含了以上两种底摩擦类型，较 大的提高了潮汐潮流的预报精确度。但是广义Manning型公式有两个缺点： 一是分段函数，即转折点的水深受主观影响较大；二是在转折点不平滑， 也即不可导，因此在实际的模拟中会出现模拟不稳定等溢出问题。
考虑到当前在潮汐潮流预报中计算底摩擦系数时，计算过程稳定性较 差，其计算结果的准确性也较差，本发明实施例提供了一种底摩擦关系确 定方法、装置及电子设备，该技术可以应用于需要对底摩擦系数进行计算 的各种场景中。为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开 的一种底摩擦关系确定方法进行详细介绍。
参见图1，所示为本发明实施例提供的一种底摩擦关系确定方法的流程 示意图，由图1可见，该方法包括以下步骤：
步骤S102：构建目标海域的水深函数；该水深函数随自变量水深递增， 并且，当该自变量水深取无穷大和无穷小时，该水深函数收敛。
这里，通过观察广义Manning型底摩擦公式发现，底摩擦系数与水深 的关系呈现递增关系，也即，随着水深的增加底摩擦系数也增大，并且， 当水深趋于0时，底摩擦系数为r1；当水深趋于无穷大时，底摩擦系数为r2。其 中，r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数。
在上述观察的基础上，考虑到广义Manning型底摩擦公式存在的问题， 也即该函数的转折点的水深受主观影响较大，而且在转折点处不平滑的问 题，为了克服上述问题，通过arctan函数构建目标海域的水深函数，从而可以满足递增、函数两端极限分别趋向于某个确定值，也即，函数自变量 取无穷大或者无穷小时是收敛的。
在其中一种可能的实施方式中，该目标海域的水深函数的表达式为：
式中，G(h)为目标海域的水深函数；h为自变量水深，单位为米；h0为 该目标海域的最大水深，单位为米；a,b,c,d均为系数；并且，当h→0时， G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1。
步骤S104：根据该水深函数，以及该目标海域的底摩擦系数与水深之 间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达 式。
在至少一种可能的实施方式中，该预设关系为幂指数关系，也即，该 目标海域的底摩擦系数与水深之间是呈现幂指数关系，结合arctan函数的 强迫作用，假设底摩擦关系和水深之间的关系如下：
r＝raG(h)+rb (2)
其中，
式中，r为底摩擦关系；h为水深，单位为米；G(h)为目标海域的水深 函数，且为arctan函数，满足当h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1。 r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数，ra和rb需满 足当h→0时，r＝r1；当h→+∞时，r＝r2。
在其中一种实施方式中，结合上述公式(1)，可构建得到该目标海域 的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式为：
式中，r为目标海域的底摩擦系数；r1和r2分别为该目标海域的最小底 摩擦系数和最大底摩擦系数；h为自变量水深，单位为米；h0为该目标海域 的最大水深；a,b,c,d均为常系数。
步骤S106：求解该底摩擦关系表达式中的系数。
在其中一种实施方式中，可以通过对目标海域进行数值模拟实验，得 到该目标海域的底摩擦关系表达式中的系数。在本实施例中，目标海域为中国的近海。
具体地，结合广义Manning公式，其中，广义Manning公式为了避免 当h→0和h→∞时，r→0，将底摩擦系数r取作如下形式：
若h≤h1，取r＝r1；
若h≥h2，取r＝r2；
若h1<h<h2，取
其中，为满足作为h之函数的r的连续性，a和m满足：
a＝r2，
其中，r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数， h为自变量水深，单位为米；a和m为常系数；h1为对应于最小底摩擦系数 r1的水深，h2为对应于最大底摩擦系数r2的水深，这里，h1＝10m，h2＝200m。
通过数值模拟，找出r1和r2的最优解，从而得到广义Manning的底摩 擦系数表达式。这里，将上述公式(3)与得到的广义Manning的底摩擦系 数表达式进行拟合，继而得到a,b,c,d这些常系数的值。
在本实施例中，求解得到该底摩擦关系表达式中的系数的结果为：
其中，r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数； a,b,c,d均为常系数。
步骤S108：根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮 汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。
将上述求解得到的底摩擦关系表达式中的系数的结果代入公式(3)中， 即可得到该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。
这里，参见图2，所示为本发明实施例提供的一种广义Manning型底摩 擦系数和本发明计算的摩擦系数的对比示意图，其中，实线为广义Manning 型底摩擦系数，虚线为通过本发明方案计算的摩擦系数，从图2可以看出， 本发明得到的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系，在每个水深点都是连续并且可导的，避免了计算底摩擦系数过程中的突变情况，增加了计算的稳 定性。
本发明实施例提供的一种底摩擦关系确定方法，首先构建目标海域的 水深函数；该水深函数随自变量水深递增，并且，当该自变量水深取无穷 大和无穷小时，该水深函数收敛；然后根据该水深函数，以及该目标海域 的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报模 拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；进而根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。该技术中，通过构建连续可导的水深函数，结合广义曼宁型 公式中底摩擦系数与水深之间的幂指数关系，确定潮汐潮流预报模拟中的 底摩擦关系，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并提升底摩擦系数 计算结果的准确性。
对应于上述底摩擦关系确定方法，本发明实施例还提供了一种底摩擦 关系确定装置，如图3所示，其为一种底摩擦关系确定装置的结构示意图， 由图3可见，该装置包括依次相连的水深函数构建模块31、底摩擦关系表 达式构建模块32、系数求解模块33和底摩擦关系确定模块34，其中，各 个模块的功能如下：
水深函数构建模块31，用于构建目标海域的水深函数；该水深函数随 自变量水深递增，并且，当该自变量水深取无穷大和无穷小时，该水深函 数收敛；
底摩擦关系表达式构建模块32，用于根据该水深函数，以及该目标海 域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报 模拟中的底摩擦关系表达式；
系数求解模块33，用于求解该底摩擦关系表达式中的系数；
底摩擦关系确定模块34，用于根据该底摩擦关系表达式和该系数，确 定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。
本发明实施例提供的一种底摩擦关系确定装置，首先构建目标海域的 水深函数；该水深函数随自变量水深递增，并且，当该自变量水深取无穷 大和无穷小时，该水深函数收敛；然后根据该水深函数，以及该目标海域 的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建该目标海域的潮汐潮流预报模 拟中的底摩擦关系表达式；求解该底摩擦关系表达式中的系数；进而根据该底摩擦关系表达式和该系数，确定该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。该装置中，通过构建连续可导的水深函数，结合广义曼宁型 公式中底摩擦系数与水深之间的幂指数关系，确定潮汐潮流预报模拟中的 底摩擦关系，可以提高底摩擦系数计算过程的稳定性，并提升底摩擦系数 计算结果的准确性。
在其中一种可能的实施方式中，上述水深函数构建模块31还用于：通 过arctan函数构建目标海域的水深函数。
在另一种可能的实施方式中，上述目标海域的水深函数的表达式为：
式中，G(h)为目标海域的水深函数；h 为自变量水深；h0为该目标海域的最大水深；a,b,c,d均为系数；并且，当 h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1。
在另一种可能的实施方式中，上述预设关系为幂指数关系，构建得到 的该目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式为：
式中，r为目标海域的底摩擦系 数；r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数；h为自 变量水深；h0为该目标海域的最大水深；a,b,c,d均为常系数。
在另一种可能的实施方式中，上述系数求解模块33还用于：通过对目 标海域进行数值模拟实验，得到该目标海域的底摩擦关系表达式中的系数。
在另一种可能的实施方式中，上述底摩擦关系表达式中的系数为：
其中，r1和r2分别为该目标海域的最小底摩擦系数和最大底 摩擦系数；a,b,c,d均为常系数。
本发明实施例提供的底摩擦关系确定装置，其实现原理及产生的技术 效果和前述底摩擦关系确定方法实施例相同，为简要描述，底摩擦关系确定装置的实施例部分未提及之处，可参考前述底摩擦关系确定方法实施例 中相应内容。
本发明实施例还提供了一种电子设备，如图4所示，为该电子设备的 结构示意图，其中，该电子设备包括处理器41和存储器42，该存储器42 存储有能够被该处理器41执行的机器可执行指令，该处理器41执行该机 器可执行指令以实现上述底摩擦关系确定方法。
在图4示出的实施方式中，该电子设备还包括总线43和通信接口44， 其中，处理器41、通信接口44和存储器42通过总线连接。
其中，存储器42可能包含高速随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，也可能还包括非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至 少一个磁盘存储器。通过至少一个通信接口44(可以是有线或者无线)实 现该系统网元与至少一个其他网元之间的通信连接，可以使用互联网，广 域网，本地网，城域网等。总线可以是ISA总线、PCI总线或EISA总线等。 所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图4 中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
处理器41可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过 程中，上述方法的各步骤可以通过处理器41中的硬件的集成逻辑电路或者 软件形式的指令完成。上述的处理器41可以是通用处理器，包括中央处理 器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简 称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignal Processing，简称DSP)、 专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，简称ASIC)、现成可编 程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑 器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本 发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公 开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处 理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器， 闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存 器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器41读取存 储器42中的信息，结合其硬件完成前述实施例的底摩擦关系确定方法的步骤。
本发明实施例还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质 存储有机器可执行指令，该机器可执行指令在被处理器调用和执行时，该 机器可执行指令促使处理器实现上述底摩擦关系确定方法，具体实现可参 见前述方法实施例，在此不再赘述。
本发明实施例所提供的底摩擦关系确定方法、底摩擦关系确定装置和 电子设备的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质， 所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的底摩擦关系 确定方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使 用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。 基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的 部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可 以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述 方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读 存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安 装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可 拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直 接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对 于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、 “右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所 示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示 或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用 于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用 以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于 此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术 人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围 内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都 应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利 要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种底摩擦关系确定方法，其特征在于，包括：
构建目标海域的水深函数；所述水深函数随自变量水深递增，并且，当所述自变量水深取无穷大和无穷小时，所述水深函数收敛；
其中，所述目标海域的水深函数的表达式为：
式中，G(h)为所述目标海域的水深函数；h为所述自变量水深，单位为米；h0为所述目标海域的最大水深，单位为米；a，b，c，d均为系数；并且，当h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1；
根据所述水深函数，以及所述目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建所述目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式；
其中，假设底摩擦关系和水深之间的关系如下：
r＝raG(h)+rb
其中，
式中，r为所述底摩擦关系；h为水深，单位为米；G(h)为所述目标海域的水深函数，且为arctan函数，满足当h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1；r1和r2分别为所述目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数，ra和rb需满足当h→0时，r＝r1；当h→+∞时，r＝r2；
构建得到所述目标海域的潮汐潮流预报模拟中的所述底摩擦关系表达式为：
式中，r为所述目标海域的所述底摩擦系数；r1和r2分别为所述目标海域的所述最小底摩擦系数和所述最大底摩擦系数；h为所述自变量水深，单位为米；h0为所述目标海域的最大水深；a，b，c，d均为常系数；
求解所述底摩擦关系表达式中的系数；
根据所述底摩擦关系表达式和所述系数，确定所述目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。
2.根据权利要求1所述的底摩擦关系确定方法，其特征在于，所述构建目标海域的水深函数的步骤，包括：
通过arctan函数构建目标海域的水深函数。
3.根据权利要求1所述的底摩擦关系确定方法，其特征在于，所述求解所述底摩擦关系表达式中的系数的步骤，包括：
通过对所述目标海域进行数值模拟实验，得到所述目标海域的底摩擦关系表达式中的系数。
4.根据权利要求3所述的底摩擦关系确定方法，其特征在于，
所述底摩擦关系表达式中的系数为：
其中，r1和r2分别为所述目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数；a，b，c，d均为常系数。
5.一种底摩擦关系确定装置，其特征在于，包括：
水深函数构建模块，用于构建目标海域的水深函数；所述水深函数随自变量水深递增，并且，当所述自变量水深取无穷大和无穷小时，所述水深函数收敛；其中，所述目标海域的水深函数的表达式为：
式中，G(h)为所述目标海域的水深函数；h为所述自变量水深，单位为米；h0为所述目标海域的最大水深，单位为米；a，b，c，d均为系数；并且，当h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1；底摩擦关系表达式构建模块，用于根据所述水深函数，以及所述目标海域的底摩擦系数与水深之间的预设关系，构建所述目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系表达式；其中，假设底摩擦关系和水深之间的关系如下：r＝raG(h)+rb其中，/>
式中，r为所述底摩擦关系；h为水深，单位为米；G(h)为所述目标海域的水深函数，且为arctan函数，满足当h→0时，G(h)＝-1；当h→+∞时，G(h)＝1；r1和r2分别为所述目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数，ra和rb需满足当h→0时，r＝r1；当h→+∞时，r＝r2；构建得到所述目标海域的潮汐潮流预报模拟中的所述底摩擦关系表达式为：
式中，r为所述目标海域的所述底摩擦系数；r1和r2分别为所述目标海域的所述最小底摩擦系数和所述最大底摩擦系数；h为所述自变量水深，单位为米；h0为所述目标海域的最大水深；a，b，c，d均为常系数；系数求解模块，用于求解所述底摩擦关系表达式中的系数；
底摩擦关系确定模块，用于根据所述底摩擦关系表达式和所述系数，确定所述目标海域的潮汐潮流预报模拟中的底摩擦关系。
6.根据权利要求5所述的底摩擦关系确定装置，其特征在于，所述底摩擦关系表达式中的系数为：
其中，r1和r2分别为所述目标海域的最小底摩擦系数和最大底摩擦系数；a，b，c，d均为常系数。
7.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器存储有能够被所述处理器执行的计算机可执行指令，所述处理器执行所述计算机可执行指令以实现权利要求1至4任一项所述的底摩擦关系确定方法。
Priority Applications (1)
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| JP2003150889A (ja) * | 2001-11-12 | 2003-05-23 | Univ Nihon | 流動シミュレーション表示システム |
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|---|
| 龚崇准 ; 戴功虎 ; .浅水波浪变形数学模型与淤泥质海岸底摩擦系数的确定.海洋工程.(第03期),全文. * |
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