MATLAB实现的基于小振幅波理论的莫里森方程波浪力计算分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目基于线性波理论，实现波浪对海洋结构物作用的莫里森方程计算。系统支持波浪参数分析、水质点运动计算及拖曳力与惯性力分解，提供波浪力时程曲线与极值分析功能，适用于船舶与海洋工程领域的教学与科研应用。

详 情 说 明

基于小振幅波理论的莫里森方程波浪力计算分析系统

项目介绍

本项目实现了线性波理论（小振幅波理论）条件下波浪对直立圆柱型海洋结构物作用力的莫里森方程计算分析系统。通过精确计算波浪水质点运动特性，采用分段积分算法求解拖曳力和惯性力分量，为船舶与海洋工程领域的波浪力学教学与科研提供专业的数值计算工具。系统能够输出完整的波浪力时程数据，并提供可视化分析与统计结果。

功能特性

• 波浪参数计算：基于线性波理论计算波数、波长、波速等基本波浪参数
• 水质点运动分析：精确求解水质点水平速度、加速度随水深和时间的分布
• 莫里森方程求解：采用分段积分算法计算结构物各微段受到的波浪力
• 力分量分解：分别计算并输出拖曳力、惯性力及时总波浪力时程
• 可视化分析：生成波浪力-时间关系曲线及力分量对比图
• 统计分析：提供最大波浪力值、力相位关系分析、波峰/波谷受力极值等统计指标

使用方法

1. 参数设置：在指定输入模块中设置计算参数：

- 波浪参数：波高H（m）、周期T（s）、水深d（m） - 结构物参数：直径D（m）、长度L（m）、安装水深（m） - 力系数：拖曳力系数Cd、惯性力系数Cm - 计算设置：时间步长Δt（s）、总时长T_total（s）

1. 执行计算：运行主程序开始波浪力计算分析

1. 结果查看：

- 查看命令行窗口输出的统计结果 - 分析自动生成的波浪力时程曲线图 - 获取拖曳力、惯性力和总波浪力的时程数据

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 支持的操作系统：Windows/Linux/macOS
• 内存：至少4GB RAM（推荐8GB以上）
• 磁盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心计算流程，实现了从波浪参数输入到结果输出的完整功能。主要包括波浪理论参数的计算、水质点运动特性的求解、基于莫里森方程的结构物波浪力分段积分计算、时程曲线的可视化绘制以及波浪力极值统计与分析等关键模块。该文件作为系统的主要入口，协调各功能模块按序执行，确保计算过程的准确性和效率。