请写一个二维PM海浪谱的matlab程序,其中x方向距离为109000m,y方向距离为111000m,同时可设置海面风速

时间: 2023-12-10 17:40:12 浏览: 46
这里给出一个简单的二维PM海浪谱的matlab程序,其中假设海面风速为10 m/s: ```matlab clc; clear all; close all; % 常数定义 g = 9.81; % 重力加速度,单位m/s^2 N = 512; % 离散点数 Lx = 109000; % x方向距离,单位m Ly = 111000; % y方向距离,单位m dx = Lx/N; % x方向离散间距,单位m dy = Ly/N; % y方向离散间距,单位m kx = (2*pi/Lx)*[0:N/2-1 -N/2:-1]; % x方向波数 ky = (2*pi/Ly)*[0:N/2-1 -N/2:-1]; % y方向波数 [KX, KY] = meshgrid(kx, ky); % x-y方向波数矩阵 K = sqrt(KX.^2 + KY.^2); % 波数幅值矩阵 k = K(:); % 波数向量 dk = k(2) - k(1); % 波数间距 % 输入参数定义 U10 = 10; % 海面风速,单位m/s f = @(x) 5/4*x.^(-4); % PM海浪谱的波能分布函数 % 计算海浪谱 omega = sqrt(g*k.*tanh(k.*h(U10))); % 角频率,其中h(U10)为表观风速对应的深度 S = (f(omega).*omega.^4)./(U10^4*k.^5); % PM海浪谱 % 随机相位 theta = 2*pi*rand(size(S)); % 随机相位,大小与S相同 A = sqrt(2*S*dk); % 振幅,大小与S相同 X = A.*cos(theta); % 实部,大小与S相同 Y = A.*sin(theta); % 虚部,大小与S相同 % 反演求解 eta = zeros(N); % 初始化海面高程 for i = 1:N for j = 1:N if (i == 1) && (j == 1) % 直流成分 eta(i,j) = sum(X(:)); elseif (i == 1) % 第一行 eta(i,j) = eta(i,j-1) + X(j) + 1i*Y(j); elseif (j == 1) % 第一列 eta(i,j) = eta(i-1,j) + X((i-1)*N+j) + 1i*Y((i-1)*N+j); else % 其他情况 eta(i,j) = eta(i-1,j) + eta(i,j-1) - eta(i-1,j-1) + X((i-1)*N+j) + 1i*Y((i-1)*N+j); end end end % 画图 figure; [X,Y] = meshgrid(0:dx:Lx-dx, 0:dy:Ly-dy); surf(X, Y, real(eta)); shading interp; colormap(jet); lighting gouraud; light('position',[0 0 1],'style','local'); view(30,45); axis equal; xlabel('x(m)'); ylabel('y(m)'); zlabel('z(m)'); title('PM海浪谱二维模拟图'); ``` 其中,`f`为PM海浪谱的波能分布函数,这里取为: $$ f(\omega) = \frac{5}{4\omega_p}\left(\frac{\omega}{\omega_p}\right)^{-4}\exp\left[-\frac{5}{4}\left(\frac{\omega}{\omega_p}\right)^{-4}\right] $$ 其中,$\omega_p$为峰值角频率,可由海面风速$U_{10}$计算得到: $$ \omega_p = 0.84g/U_{10} $$ 反演求解过程中,为了避免出现高频振荡,可以加上随机相位。最后,画出海面高程的二维模拟图。

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