一种防波堤的波浪力仿真分析方法及系统

技术领域

本申请涉及数据仿真分析的技术领域，更具体的说，本申请涉及一种防波堤的波浪力仿真分析方法及系统。

背景技术

波浪力仿真分析在海洋工程领域中起着至关重要的作用，如防波堤、海上风电平台、船舶等，常常需要在波浪环境中运行和工作，为了确保这些结构在海洋环境中的安全性和稳定性，需要对其在波浪作用下的受力情况进行全面评估和分析，而波浪力仿真分析正是为了满足这一设计需求而发展起来的，波浪力仿真分析旨在评估海洋结构在波浪作用下的受力情况，为结构设计、改进和维护提供科学依据，首先，波浪力仿真分析基于流体力学理论，需要考虑波浪的特性，包括波高、波长、周期以及入射角度等因素，这些参数将直接影响到波浪对结构的冲击力和压力分布，其次，波浪力仿真分析也依赖于结构力学理论，海洋结构在波浪作用下会受到复杂的力学载荷，包括静水压力、动态水压力和波浪力等，此外，波浪力仿真分析还借助于数值计算方法，通过数值模拟可以对波浪力在结构表面的传播和作用过程进行模拟，从而得到结构受力的详细信息，从而为结构设计和运行提供科学依据。

在现有技术中，波浪力仿真分析基于流体力学和结构力学原理，通过数值模拟方法评估海洋结构在波浪作用下的受力情况，首先，利用流体动力学理论描述波浪的运动特性，其次，根据结构力学理论考虑结构的几何形状、材料特性和边界条件，确定结构受力情况，然后，通过数值方法求解流固耦合问题，模拟波浪在结构表面的作用过程，并计算结构受到的波浪力，然而，在防波堤的波浪力仿真分析中，防波堤受到波浪作用时，流体和结构之间会存在复杂的相互作用，即流固耦合效应（指在流体和固体相互作用的过程中，两者之间相互影响、相互依存的现象），会使得仿真边界条件确定的复杂性和多样性也大大增加，从而导致波浪力仿真结果的不真实且不完整，因此如何实现防波堤在流固耦合效应影响下仿真边界条件的设定成为了业界面临的难题。

发明内容

本申请提供一种防波堤的波浪力仿真分析方法及系统，可实现防波堤在流固耦合效应影响下仿真边界条件的设定。

第一方面，本申请提供一种防波堤的波浪力仿真分析方法，包括如下步骤：

采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据；

根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域；

获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，选取一个波浪流动观测域，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征；

根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量；

根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果。

在一些实施例中，根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数具体包括：

将所述入流流速数据与所述出流流速数据对应进行差值计算，进而得到每个仿真观测节点处的波浪流速差；

根据所有仿真观测节点处的波浪流速差确定波浪涌动时的能量集中趋度；

选取一个仿真观测节点处的波浪流速差，根据该个仿真观测节点处的波浪流速差和所述能量集中趋度确定该个仿真观测节点的波浪能量损失系数；

重复上述步骤，得到剩余仿真观测节点的波浪能量损失系数。

在一些实施例中，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域具体包括：

从所有的波浪能量损失系数中提取最大的波浪能量损失系数和最小的波浪能量损失系数；

由所述最大的波浪能量损失系数和最小的波浪能量损失系数确定目标防波堤的初始中心区域划分值；

根据所述初始中心区域划分值对所有仿真观测节点的波浪能量损失系数进行迭代聚类，得到多类波浪能量损失系数；

将每类波浪能量损失系数对应的仿真观测节点的观测区域划分为一个波浪流动观测域，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域。

在一些实施例中，获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息具体包括：

获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中的波浪爬高数据和波浪降沉数据；

对于每个波浪流动观测域，根据对应的波浪爬高数据和波浪降沉数据进行波浪涌动分析，进而得到各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息。

在一些实施例中，对于每个波浪流动观测域，根据对应的波浪爬高数据和波浪降沉数据进行波浪涌动分析，进而得到各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息具体包括：

选取一个波浪流动观测域，提取该个波浪流动观测域对应的波浪爬高数据和波浪降沉数据；

将所述波浪爬高数据中的所有波浪爬高量进行趋势化，得到波浪爬高趋势序列；

将所述波浪降沉数据中的所有波浪降沉量进行趋势化，得到波浪降沉趋势序列；

对所述波浪爬高趋势序列和所述波浪降沉趋势序列进行序列差分，进而得到该个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息；

重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息。

在一些实施例中，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征具体包括：

获取该个波浪流动观测域对应的涌动关联信息；

由所述涌动关联信息中的所有波浪垂直运动趋势值确定波浪涌动影响因子；

获取该个波浪流动观测域在进行波浪力仿真时的水压力数据；

对所述水压力数据进行趋势提取，得到稳态段水压力序列和非稳态段水压力序列；

根据所述稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子确定该个波浪流动观测域的静态水压力特征；

根据所述非稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子确定该个波浪流动观测域的动态水压力特征。

在一些实施例中，通过流速传感器采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速。

第二方面，本申请提供一种防波堤的波浪力仿真分析系统，包括：

获取模块，用于采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据；

处理模块，用于根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域；

所述处理模块，还用于获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，选取一个波浪流动观测域，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征；

所述处理模块，还用于根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量；

执行模块，用于根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果。

第三方面，本申请提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的防波堤的波浪力仿真分析方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的防波堤的波浪力仿真分析方法。

本申请公开的实施例提供的技术方案具有以下有益效果：

本申请提供的防波堤的波浪力仿真分析方法及系统中，首先采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据；其次，根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域；进一步，获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，选取一个波浪流动观测域，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征；然后，根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量；最后，根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果。

由此可见，本申请首先通过波浪入流时的流速和出流时的流速确定波浪能量损失系数，以反映出目标防波堤不同位置对波浪的阻尼效果；其次，根据目标防波堤不同位置对波浪的阻尼效果对所有的仿真观测节点进行分割，得到多个观测域，以实现对目标防波堤周围局部流场的详细分析，从而降低流体和目标防波堤结构之间的复杂相互作用，进一步的识别每个观测域中目标防波堤受波浪冲击时的动态特性和涌动行为，以揭示仿真过程中波浪的传播方式、能量特征变化和耗散机制；然后，根据揭示的能量特征变化表征出当前观测域中目标防波堤各个观测域所受的堤面水压载荷量，从而确保其能够承受预期的水压力；最后，将各个观测域所受的堤面水压载荷量确定的仿真水阻力作为仿真边界条件对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果，从而保证了波浪力仿真结果的真实性和完整性，综上所述，可实现防波堤在流固耦合效应影响下仿真边界条件的设定。

附图说明

图1是根据本申请一些实施例所示的防波堤的波浪力仿真分析方法的示例性流程图；

图2是根据本申请一些实施例所述的确定波浪能量损失系数的示例性流程图；

图3是根据本申请一些实施例所述的确定堤面水压载荷量的示例性流程图；

图4是根据本申请一些实施例所示的防波堤的波浪力仿真分析系统的示例性硬件和/或软件的示意图；

图5是根据本申请一些实施例所示的实现防波堤的波浪力仿真分析方法的计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请核心是首先采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据；其次，根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域；进一步，获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，选取一个波浪流动观测域，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征；然后，根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量；最后，根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果，实现防波堤在流固耦合效应影响下仿真边界条件的设定。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。参考图1，该图是根据本申请一些实施例所示的防波堤的波浪力仿真分析方法的示例性流程图，该防波堤的波浪力仿真分析方法100主要包括如下步骤：

在步骤101中，采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据。

具体实现时，可通过流速传感器采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据，此外还可采用其它流速测量设备采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，这里不做限定。

需要说明的是，本申请中入流流速数据表示在波浪力仿真箱中波浪流向防波堤时各个仿真观测节点处采集到的流速的集合，所述入流流速数据包含多个入流流速值，本申请中出流流速数据表示在波浪力仿真箱中波浪流出防波堤时各个仿真观测节点处采集到的流速的集合，所述出流流速数据包含多个出流流流速值，通过对目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速的采集，在于评估波浪对防波堤结构表面的冲击力大小，从而分析波浪在流入防波堤区域和流出防波堤区域时的能量分布和分散情况。

在步骤102中，根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域。

需要说明的是，在本申请中，波浪每冲击一次防波堤时就会产生一次波浪入流和一次波浪出流，因此，每个仿真观测节点下会对应采集一次波浪入流时的流速和一次波浪出流时的流速，即一个波浪入流时的流速对应一个波浪出流时的流速。

在一些实施例中，参考图2所示，该图是根据本申请一些实施例所示的确定波浪能量损失系数的示例性流程图，本实施例中根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数可采用下述步骤实现：

首先，在步骤1021中，将所述入流流速数据与所述出流流速数据对应进行差值计算，进而得到每个仿真观测节点处的波浪流速差；

其次，在步骤1022中，根据所有仿真观测节点处的波浪流速差确定波浪涌动时的能量集中趋度；

然后，在步骤1023中，选取一个仿真观测节点处的波浪流速差，根据该个仿真观测节点处的波浪流速差和所述能量集中趋度确定该个仿真观测节点的波浪能量损失系数；

最后，在步骤1024中，重复上述步骤，得到剩余仿真观测节点的波浪能量损失系数。

具体实现时，将所述入流流速数据与所述出流流速数据对应进行差值计算，进而得到每个仿真观测节点处的波浪流速差，即：将同一仿真观测节点采集的入流流速值和出流流速值进行差值计算，进而得到每个仿真观测节点处的波浪流速差，需要说明的是，本实施例中波浪流速差表示波浪流向防波堤的流速与波浪流出防波堤的流速的差值，用于衡量波浪涌动过程中的流动变化趋势。

需要说明的是，本实施例中所述对应进行差值计算为同一仿真观测节点处的入流流速值和出流流速值对应进行差值计算的过程，这里不再赘述。

具体实现时，根据所有仿真观测节点处的波浪流速差确定波浪涌动时的能量集中趋度，所述能量集中趋度表示波浪涌动时对防波堤产生的波浪能量在空间上的分布集中程度，具体来说，所述能量集中趋度描述了波浪能量在防波堤表面的分布情况，以及能量集中在某个特定范围内的程度，作为一个优选的实施例，所述能量集中趋度可通过计算所有波浪流速差的平均值确定，在其它实施例中还可以采用其它方法确定，这里不做限定。

具体实现时，根据该个仿真观测节点处的波浪流速差和所述能量集中趋度确定该个仿真观测节点的波浪能量损失系数，所述波浪能量损失系数可通过对该个仿真观测节点处的波浪流速差与所述能量集中趋度进行绝对差计算得到，在其它实施例中还可以采用其它方法确定，这里不再赘述。

需要说明的是，本申请中波浪能量损失系数表示波浪在防波堤附近冲击的影响程度，即波浪能量损失系数越大，波浪在防波堤附近冲击的影响程度越大，表明波浪在通过防波堤时损失的能量越多，防波堤对波浪的减弱作用越强，反之，当波浪能量损失系数越小，波浪在防波堤附近冲击的影响程度越小，表明波浪在通过防波堤时损失的能量越少，防波堤对波浪的减弱作用越弱，通过对所述波浪能量损失系数的确定，可有效反映出目标防波堤不同位置对波浪的阻尼效果，从而指示了波浪在防波堤周围的影响程度。

在一些实施例中，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域具体可采用下述步骤，即：

从所有的波浪能量损失系数中提取最大的波浪能量损失系数和最小的波浪能量损失系数；

由所述最大的波浪能量损失系数和最小的波浪能量损失系数确定目标防波堤的初始中心区域划分值；

根据所述初始中心区域划分值对所有仿真观测节点的波浪能量损失系数进行迭代聚类，得到多类波浪能量损失系数；

将每类波浪能量损失系数对应的仿真观测节点的观测区域划分为一个波浪流动观测域，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域。

具体实现时，由所述最大的波浪能量损失系数和最小的波浪能量损失系数确定目标防波堤的中心区域划分值，即：由所述最大的波浪能量损失系数与最小的波浪能量损失系数的差值确定目标防波堤的初始中心区域划分值，所述初始中心区域划分值表示目标防波堤在观测区域划分过程中的初始中心位置，所述初始中心区域划分值代表了初始划分区域的特征点，用于在后续分析中对划分观测区域进行描述和比较。

具体实现时，根据所述初始中心区域划分值对所有仿真观测节点的波浪能量损失系数进行迭代聚类，得到多类波浪能量损失系数，所述迭代聚类可采用K均值聚类，即将初始中心区域划分值作为初始化聚类中心对所有仿真观测节点的波浪能量损失系数进行聚类，进而得到多类波浪能量损失系数，此外，还可通过层次聚类等其它方法对所有仿真观测节点的波浪能量损失系数进行迭代聚类，这里不做限定。

具体实现时，将每类波浪能量损失系数对应的仿真观测节点的观测区域划分为一个波浪流动观测域，即将每类波浪能量损失系数对应的仿真观测节点所处的观测区域划分入同一个观测域，从而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域。

需要说明的是，本申请中波浪流动观测域表示在防波堤的波浪力仿真过程中，用于观测和分析波浪流动的特定区域或空间范围，即在本申请中通过区域分割所得到的区域，在防波堤的波浪力仿真过程中，通过对不同仿真观测节点所处区域的分割可以实现对目标防波堤周围局部流场的详细分析，每个波浪流动观测域可以关注特定区域的流动特性，包括流速分布、压力分布、湍流结构等，从而更加深入地理解波浪力对防波堤的作用，此外，分割出的不同波浪流动观测域代表了波浪在防波堤周围的不同影响程度，波浪流动观测域内的波浪能量损失系数可以反映波浪在该区域的能量消耗情况，从而区分出目标防波堤受不同阻尼影响的区域。

在步骤103中，获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，选取一个波浪流动观测域，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征。

在一些实施例中，获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息具体可采用下述步骤，即：

获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中的波浪爬高数据和波浪降沉数据；

对于每个波浪流动观测域，根据对应的波浪爬高数据和波浪降沉数据进行波浪涌动分析，进而得到各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息。

具体实现时，可通过波浪力仿真分析数据库获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中的波浪爬高数据和波浪降沉数据，所述波浪爬高数据和所述波浪降沉数据使用计算流体动力学（CFD）软件进行数值模拟得到，即通过计算流体动力学（CFD）软件模拟波浪涌动过程中的波高变化和水位变化，从而得到波浪爬高数据和波浪降沉数据，这里不在赘述，所述波浪力仿真分析数据库是指用于存储和管理波浪力仿真分析过程中产生的各种数据的数据库系统，这些数据包括有波浪参数、水压力数据、结构响应数据、环境条件数据等，用于后续的分析、可视化、报告和决策支持等用途。

需要说明的是，所述波浪爬高数据包含多个波浪爬高量，本实施例中波浪爬高量表示波浪流经防波堤时，波峰相对于水面平均水位的高度增加量，即波峰相对于静止水面的升高程度量，当波浪爬高量越大，波浪流经防波堤时，波峰相对于水面平均水位的高度增加量越大，表明波浪在经过防波堤时，波峰将更高地被抬升，波浪对防波堤结构施加的力量也更大，这种情况将会增加目标防波堤结构的承受风险，因此需要更强大的结构设计来承受波浪的冲击；当波浪爬高量越小，波浪流经防波堤时，波峰相对于水面平均水位的高度增加量越小，表明防波堤受到的力量降低，对目标防波堤结构受到破坏的风险较小。

还需要说明的是，所述波浪降沉数据包含多个波浪降沉量，本实施例中波浪降沉量表示波浪流经防波堤时，波谷相对于水面平均水位的下降程度，在波浪流经防波堤时，波浪降沉量的大小直接影响着目标防波堤结构的受力情况和稳定性，通常情况下，波浪降沉量越小，则意味着波谷相对于水面的下沉程度越小，意味着目标防波堤结构受力的情况较轻，相反，如果波浪降沉量较大，则可能会增加目标防波堤结构受力的情况，增加结构破坏的风险。

需要说明的是，在防波堤的波浪力仿真中，由于波浪爬高和波浪降沉是成对出现的，因此，在本申请中波浪爬高数据和波浪降沉的数据量是一致的。

其中，在一些实施例中，对于每个波浪流动观测域，根据对应的波浪爬高数据和波浪降沉数据进行波浪涌动分析，进而得到各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息具体可采用下述步骤，即：

选取一个波浪流动观测域，提取该个波浪流动观测域对应的波浪爬高数据和波浪降沉数据；

将所述波浪爬高数据中的所有波浪爬高量进行趋势化，得到波浪爬高趋势序列；

将所述波浪降沉数据中的所有波浪降沉量进行趋势化，得到波浪降沉趋势序列；

对所述波浪爬高趋势序列和所述波浪降沉趋势序列进行序列差分，进而得到该个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息；

重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息。

需要说明的是，本实施例中趋势化表示对数据进行处理，以消除或减弱数据中的趋势成分，使其更加平稳或稳定的过程，此外，波浪涌动分析表示对波浪在特定环境中的涌动行为进行分析和研究的过程，这里不再赘述。

具体实现时，将所述波浪爬高数据中的所有波浪爬高量进行趋势化，得到波浪爬高趋势序列，所述波浪爬高趋势序列可将所述波浪爬高数据中的所有波浪爬高量进行滑差计算得到，即将当前时刻的波浪爬高量与上一时刻的波浪爬高量进行差值计算，所述波浪爬高趋势序列包含多个波浪爬高趋势值，所述波浪爬高趋势值表示对波浪爬高量进行趋势去除得到的值。

需要说明的是，在防波堤的波浪力仿真分析中，由于波浪的冲击会同时作用于防波堤，防波堤不同部位产生的波浪爬高量将产生不同，因此，为保证同一观测区域的波浪爬高趋势更具可信性，可对波浪爬高量进行趋势化，以有效分析波浪在该区域的爬高趋势变化，进而通过观察趋势化后的数据，可以发现波浪爬高量的整体趋势是增加、减少还是保持稳定，从而了解波浪在爬高过程的变化规律。

具体实现时，将所述波浪降沉数据中的所有波浪降沉量进行趋势化，得到波浪降沉趋势序列，所述波浪降沉趋势序列可将所述波浪降沉数据中的所有波浪降沉量进行滑差计算得到，即将当前时刻的波浪降沉量与上一时刻的波浪降沉量进行差值计算，所述波浪降沉趋势序列包含多个波浪降沉趋势值，所述波浪降沉趋势值表示对波浪降沉量进行趋势去除得到的值。

需要说明的是，在防波堤的波浪力仿真分析中，由于波浪的冲击会同时作用于防波堤，目标防波堤不同部位产生的波浪降沉量将产生不同，因此，为保证同一观测区域的波浪降沉趋势更具可信性，可对波浪降沉量进行趋势化，以有效分析波浪在该区域的降沉趋势变化，通过观察趋势化后的数据，可以发现波浪降沉量的整体趋势是增加、减少还是保持稳定，从而了解波浪在降沉过程中的变化规律。

需要说明的是，本申请中所述波浪爬高趋势序列和所述波浪降沉趋势序列的数据量一致。

具体实现时，对所述波浪爬高趋势序列和所述波浪降沉趋势序列进行序列差分，进而得到该个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，即：首先将所述波浪爬高趋势序列与所述波浪降沉趋势序列进行对齐，然后将所述波浪爬高趋势序列中的波浪爬高趋势值对应与所述波浪降沉趋势序列中的波浪降沉趋势值进行差值计算，进而得到该个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息。

需要说明的是，本申请中涌动关联信息表示在防波堤的波浪力仿真中，防波堤受不同波浪涌动状态影响的信息，即在本申请中为波浪爬高与波浪降沉之间涌动的影响信息，所述涌动关联信息包含多个波浪垂直运动趋势值，所述波浪垂直运动趋势值即为所述波浪爬高趋势序列中的波浪爬高趋势值对应与所述波浪降沉趋势序列中的波浪降沉趋势值进行差值计算所得的值，用于衡量波峰相对于水面平均水位的升高和波谷相对于水面平均水位的降低之间的差异程度，具体来说，如果波浪垂直运动趋势值为正值，说明波峰相对于水面平均水位的升高程度大于波谷相对于水面平均水位的降低程度，表明波浪在传播过程中存在一定的上升趋势，波峰的高度相对于波谷来说更高，相反，如果波浪垂直运动趋势值为负值，则意味着波峰相对于水面平均水位的升高程度小于波谷相对于水面平均水位的降低程度，表明波浪在传播过程中存在一定的下沉趋势，波谷的高度相对于波峰来说更低，因此，通过对涌动关联信息的确定可有效识别防波堤受波浪冲击时的动态特性和涌动行为，通过分析不同波浪涌动状态影响的信息，可以揭示仿真过程中波浪的传播方式、能量转移路径和耗散机制。

在一些实施例中，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征具体可采用下述步骤，即：

获取该个波浪流动观测域对应的涌动关联信息；

由所述涌动关联信息中的所有波浪垂直运动趋势值确定波浪涌动影响因子；

获取该个波浪流动观测域在进行波浪力仿真时的水压力数据；

对所述水压力数据进行趋势提取，得到稳态段水压力序列和非稳态段水压力序列；

根据所述稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子确定该个波浪流动观测域的静态水压力特征；

根据所述非稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子确定该个波浪流动观测域的动态水压力特征。

具体实现时，由所述涌动关联信息中的所有波浪垂直运动趋势值确定波浪涌动影响因子，所述波浪涌动影响因子可通过计算所有波浪垂直运动趋势值的标准差确定，即将所述标准差作为波浪涌动影响因子，需要说明的是，本实施例中波浪涌动影响因子表示用于调节波浪在目标防波堤周围涌动时产生的各种影响，波浪在目标防波堤周围涌动时，通常会受到风速、风向、防波堤结构等的影响，从而造成防波堤所受水压力的分布受到影响，此外不同形式的防波堤可能导致波浪的反射、折射、漏排等不同的行为，从而影响波浪的能量分布和结构受力情况，因此，通过对波浪涌动影响因子的确定可有效调节波浪在目标防波堤周围涌动时带来的影响。

具体实现时，可通过波浪力仿真分析数据库获取该个波浪流动观测域在进行波浪力仿真时的水压力数据，所述水压力数据表示记录波浪对目标防波堤表面施加的压力情况的数据，这些数据包括了波浪作用下防波堤表面上每个位置或每个时间点的压力值，反映了波浪对结构的冲击力度和分布情况。

具体实现时，可通过二阶差分阈值法对所述水压力数据进行趋势提取，从而得到稳态段水压力序列和非稳态段水压力序列，即对水压力数据进行二阶差分运算，得到差分序列，然后设定一个分割阈值，将差分序列中差分值的大小与分割阈值进行比较来判断稳态段数据和非稳态数据，进而得到稳态段水压力序列和非稳态段水压力序列。

需要说明的是，本实施例中稳态段水压力序列表示对水压力数据提取的稳态段水压力值的集合，非稳态段水压力序列表示对水压力数据提取的非稳态段水压力值的集合。

其中，在一些实施例中，根据所述稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子确定该个波浪流动观测域的静态水压力特征具体可采用下述步骤，即：

获取所述稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子；

确定所述稳态段水压力序列的稳态段水压力极值比；

根据所述稳态段水压力极值比与所述波浪涌动影响因子的乘积确定该个波浪流动观测域的静态水压力特征。

具体实现时，确定所述稳态段水压力序列的稳态段水压力极值比，所述稳态段水压力极值比可通过计算稳态段水压力序列中最小稳态段水压力与最大稳态段水压力之比确定，需要说明的是，本实施例中稳态段水压力极值比表示用来评估稳态段水压力数据在该时间段内的波动幅度，反映水压力的变化程度。

需要说明的是，本实施例中静态水压力特征表示在稳态条件下，波浪对防波堤表面产生的静态水压力的特性，即波浪作用下的压力分布、最大压力点、平均压力值等参数，通过对静态水压力特征的确定可以有效识别当前观测域中目标防波堤在稳定条件下的水压力波动趋势。

其中，在一些实施例中，根据所述非稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子确定该个波浪流动观测域的动态水压力特征具体可采用下述步骤，即：

获取所述非稳态段水压力序列和所述波浪涌动影响因子；

确定所述非稳态段水压力序列的非稳态段水压力极值比；

根据所述非稳态段水压力极值比与所述波浪涌动影响因子的乘积确定该个波浪流动观测域的动态水压力特征。

具体实现时，确定所述非稳态段水压力序列的非稳态段水压力极值比，所述非稳态段水压力极值比可通过计算非稳态段水压力序列中最小非稳态段水压力与最大非稳态段水压力之比确定，需要说明的是，本实施例中非稳态段水压力极值比表示用来评估非稳态段水压力数据在该时间段内的波动幅度，反映水压力的变化程度。

需要说明的是，本实施例中动态水压力特征表示在非稳态条件下，波浪对防波堤表面产生的动态水压力的特性，即波浪作用下的压力变化规律、频率响应等参数，通过对动态水压力特征的确定可以有效识别当前观测域中目标防波堤在非稳定条件下的水压力波动趋势。

还需要说明的是，本实施例中水压态势表示水体在一定条件下产生的压力状态或分布情况，在波浪力分析中，水压态势通常用于描述波浪对结构表面的压力分布情况。

在步骤104中，根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量。

在一些实施例中，参考图3所示，该图是根据本申请一些实施例所示的确定堤面水压载荷量的示例性流程图，本实施例中根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量可采用下述步骤实现：

首先，在步骤1041中，获取所述静态水压力特征和所述动态水压力特征；

然后，在步骤1042中，获取预设的静态水压力权值因子和动态水压力权值因子；

最后，在步骤1043中，根据所述静态水压力特征、所述动态水压力特征、所述静态水压力权值因子和所述动态水压力权值因子确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量。

需要说明的是，本实施例中静态水压力权值因子表示静态水压力对防波堤作用时的重要程度值，即为了更准确地模拟实际情况，对静态水压力特征进行加权处理的值，该静态水压力权值因子可有效调节静态水压力在对目标防波堤进行作用时的影响程度，所述静态水压力权值因子通常设置在0到1之间的常数，具体可根据实际需求进行设定，例如当静态水压力对目标防波堤的作用影响较大时，则设置大的静态水压力权值因子，反之，则设置小的静态水压力权值因子，在本申请中由于目标防波堤受静态水压力的影响较小，因此设定为0.43。

需要说明的是，本实施例中动态水压力权值因子表示动态水压力对防波堤作用时的重要程度值，即为了更准确地模拟实际情况，对动态水压力特征进行加权处理的值，该动态水压力权值因子可有效调节动态水压力在对目标防波堤进行作用时的影响程度，所述动态水压力权值因子通常设置在0到1之间的常数，具体可根据实际需求进行设定，例如当动态水压力对目标防波堤的作用影响较大时，则设置大的动态水压力权值因子，反之，则设置小的动态水压力权值因子，在本申请中由于目标防波堤受动态水压力的影响较大，因此设定为0.57。

具体实现时，根据所述静态水压力特征、所述动态水压力特征、所述静态水压力权值因子和所述动态水压力权值因子确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，所述堤面水压载荷量可由表达式：堤面水压载荷量=静态水压力特征*静态水压力权值因子+动态水压力特征*动态水压力权值因子确定。

需要说明的是，本申请中堤面水压载荷量表示波浪流经目标防波堤结构表面时所施加的波浪力，在海洋工程中，防波堤常常需要抵抗海浪的冲击和水流的压力，了解和计算堤面水压载荷量对于评估结构的稳定性和安全性至关重要，然而，在防波堤的波浪力分析中，目标防波堤会受到不同状态的水压力影响，导致目标防波堤受波浪力作用的程度也不一样，静态水压力主要来自于稳定水体的压力，对波浪力的影响相对稳定，静态水压力通常也被视为一种基础载荷，会对结构产生持续的压力，其中，动态水压力主要来自于不稳定水体引起的压力变化，动态水压力会随着海洋环境的变化而变化，对波浪力的影响相对不稳定，但在某些情况下可能会显著增加波浪力的作用，因此本申请通过对静态水压力特征和动态水压力特征进行不同权重的分配，可有效表征出当前观测域中目标防波堤所受的堤面水压载荷量，从而对目标防波堤所受的压力进行有效的分析。

具体实现时，可采用上述方式，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，这里不再赘述。

在步骤105中，根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果。

在一些实施例中，根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力具体可采用下述步骤，即：

获取所有的堤面水压载荷量；

对所有的堤面水压载荷量进行均值计算，进而得到目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力。

需要说明的是，本申请中仿真水阻力表示通过仿真实验模拟所得到的水体对目标防波堤结构表面施加的阻力，这种阻力是由水流或波浪对结构表面的摩擦和冲击所引起的，在防波堤的波浪力分析中，由于目标防波堤处于不同的水体冲击状态下，使得不同目标防波堤结构表面所施加的阻力不同，有的部位可能受水流的冲击力较大，受到的水阻力强，例如目标防波堤的中间区域，但有的部位可能受到的冲击力较小，受到的水阻力弱，例如目标防波堤的两侧区域，因此为了有效保证不对目标防波堤的波浪力仿真模型进行破坏，本申请通过将目标防波堤的结构表面细分为多个观测区域，并对每个观测区域进行单独的分析得到堤面水压载荷量，这样可以更精细地考虑不同部位受力情况的差异，从而有效避免某些部位因受到过大冲击力而损坏模型，最后通过综合考虑各个观测区域所受的堤面水压载荷量以提取出一个有效的仿真水阻力，并作为待仿真分析区域所施加的阻力，可有效分析目标防波堤的受力情况，减小模型的损坏。

在一些实施例中，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果具体采用下述步骤，即：

建立待仿真分析区域的波浪力仿真模型；

在所述波浪力仿真模型中，将所述仿真水阻力作为仿真边界条件应用于待仿真分析区域的表面，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果。

具体实现时，根据待仿真分析区域的几何形状和结构特征，建立波浪力仿真模型，所述波浪力仿真模型可以是一个基于有限元法或其它数值方法的模型，这里不做限定，此外，对波浪力仿真模型的建立在于模拟波浪力在待仿真分析区域表面的传播和作用。

具体实现时，在所述波浪力仿真模型中，将所述仿真水阻力作为仿真边界条件应用于待仿真分析区域的表面，即将所述仿真水阻力的大小作为仿真边界条件输入来实现波浪力仿真，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果，所述波浪力仿真结果表示通过波浪力仿真模型得到的在目标防波堤表面待仿真分析区域所受到的波浪力的详细描述和分析结果，例如波浪力的时变特性、波浪力的分布情况等。

需要说明的是，通过将所述仿真水阻力作为仿真边界条件应用于待仿真分析区域的表面，以得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果，可降低防波堤受到波浪作用时流体和结构之间的相互作用，从而提升波浪力仿真结果的真实性和完整性，此外，所述仿真边界条件表示在待仿真分析区域的边界上施加的约束或条件，用于描述待仿真分析区域与外部环境之间的相互作用，对于防波堤的波浪力仿真，仿真边界条件具体指定了待仿真分析区域的边界处流体和结构的行为，以模拟波浪与结构之间的相互作用。

另外，本申请的另一方面，在一些实施例中，本申请提供一种防波堤的波浪力仿真分析系统，参考图4，该图是根据本申请一些实施例所示的防波堤的波浪力仿真分析系统的示例性硬件和/或软件的示意图，该防波堤的波浪力仿真分析系统200包括：获取模块201、处理模块202和执行模块203，分别说明如下：

获取模块201，本申请中获取模块201主要用于采集目标防波堤在每个仿真观测节点处波浪入流时的流速和出流时的流速，进而得到入流流速数据和出流流速数据；

处理模块202，本申请中处理模块202主要用于根据所述入流流速数据和所述出流流速数据确定每个仿真观测节点的波浪能量损失系数，通过各个仿真观测节点的波浪能量损失系数对所有的仿真观测节点进行区域分割，进而得到目标防波堤在波浪力仿真箱中的多个波浪流动观测域；

需要说明的是，本申请中所述处理模块202还用于获取各个波浪流动观测域在波浪力仿真过程中波浪的涌动关联信息，选取一个波浪流动观测域，根据对应的涌动关联信息对该个波浪流动观测域进行水压态势提取，进而得到该个波浪流动观测域的静态水压力特征和动态水压力特征；

另外，在本申请的一些实施例中，所述处理模块202还用于根据所述静态水压力特征和所述动态水压力特征确定该个波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量，重复上述步骤，得到剩余波浪流动观测域中目标防波堤的堤面水压载荷量；

执行模块203，本申请中执行模块203主要用于根据所有的堤面水压载荷量确定目标防波堤在仿真过程中所受的仿真水阻力，基于所述仿真水阻力对目标防波堤中待仿真分析区域施加阻力，进而得到所述待仿真分析区域的波浪力仿真结果。

另外，本申请还提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有代码，所述处理器被配置为获取所述代码，并执行上述的防波堤的波浪力仿真分析方法。

在一些实施例中，参考图5，该图是根据本申请一些实施例所示的应用防波堤的波浪力仿真分析方法的计算机设备的结构示意图。上述实施例中的防波堤的波浪力仿真分析方法可以通过图5所示的计算机设备来实现，该计算机设备300包括至少一个处理器301、通信总线302、存储器303以及至少一个通信接口304。

处理器301可以是一个通用中央处理器(central processing unit，CPU)，也可以是特定应用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)或一个或多个用于控制本申请中防波堤的波浪力仿真分析方法的执行。

通信总线302可用于在上述组件之间传送信息。

存储器303可以是只读存储器（read-only memory，ROM）或可存储静态信息和指令的其它类型的静态存储设备、随机存取存储器（random access memory，RAM）或者可存储信息和指令的其它类型的动态存储设备，也可以是电可擦可编程只读存储器（electricallyerasable programmable read-only memory，EEPROM）、只读光盘（compact disc read-only Memory，CD-ROM）或其它光盘存储、光碟存储（包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等）、磁盘或者其它磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其它介质，但不限于此。存储器303可以是独立存在，通过通信总线302与处理器301相连接。存储器303也可以和处理器301集成在一起。

其中，存储器303用于存储执行本申请方案的程序代码，并由处理器301来控制执行。处理器301用于执行存储器303中存储的程序代码。程序代码中可以包括一个或多个软件模块。上述实施例中防波堤的波浪力仿真分析方法的确定可以通过处理器301以及存储器303中的程序代码中的一个或多个软件模块实现。

通信接口304，使用任何收发器一类的装置，用于与其它设备或通信网络通信，如以太网、无线接入网（radio access network，RAN）、无线局域网（wireless local areanetworks，WLAN）等。

在具体实现中，作为一种实施例，计算机设备可以包括多个处理器，这些处理器中的每一个可以是一个单核（single-CPU）处理器，也可以是一个多核（multi-CPU）处理器。这里的处理器可以指一个或多个设备、电路、和/或用于处理数据（例如计算机程序指令）的处理核。

上述的计算机设备可以是一个通用计算机设备或者是一个专用计算机设备。在具体实现中，计算机设备可以是台式机、便携式电脑、网络服务器、掌上电脑（personaldigital assistant，PDA）、移动手机、平板电脑、无线终端设备、通信设备或者嵌入式设备。本申请实施例不限定计算机设备的类型。

另外，本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述防波堤的波浪力仿真分析方法。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。