【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及波浪仿真，尤其是涉及一种多尺度波浪仿真预报方法和存储介质。
技术介绍
1、沿海近岸工程建设一直是我们发展的重要部分，在向深海发展中，越来越多地受到复杂地质和水文环境的问题，给工程建设施工增加了困难，如何更快更直观地预测和发现建设中潜在的问题是关键。由于近岸缺乏波浪实测点，且往往波浪实测点都在外海，离近岸很远，所以长时间序列的波浪数据获取提供给近岸施工船舶分析是波浪仿真技术的一大难点，且长时间波浪数据计算的计算量大，如何从建立从外海到近岸的计算模型，获取考虑近岸复杂地形变化和水深影响的波浪参数，存在计算效率和模型并行计算的难题，目前研究相对较少。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出了一种多尺度波浪仿真预报方法和存储介质，能够准确实现波浪仿真，确保沿海近岸工程的可靠施工。
2、一方面，根据本专利技术实施例的多尺度波浪仿真预报方法，包括以下步骤：
3、构建大尺度模型、中尺度模型和小尺度模型；
4、获取待仿真参数，并将所述待仿真参数输入至所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型；
5、确定所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的共同网格点，按照所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的网格参数要求，确定网格点的网格划分；
6、根据所述网格划分，通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型，对所述待仿真参数进行并行求解，获得计算结果。p>
7、根据本专利技术的一些实施例，所述构建大尺度模型、中尺度模型和小尺度模型，包括：
8、基于第三代风浪模型建立全球海域的经纬度模型，作为所述大尺度模型；
9、基于所述第三代风浪模型建立工程海域外海的分析模型，作为所述中尺度模型；
10、基于折射绕射方程建立考虑近岸水工建筑物影响的波浪仿真模型，作为所述小尺度模型。
11、根据本专利技术的一些实施例，所述第三代风浪模型的方程为：
12、
13、其中，stotal＝sin+sds+sbf+sbr+snl4+snl3，sin为风能输入项、snl为波与波之间非线性相互作用项、snl4为四波相互作用项、snl3为三波相互作用项、sds为白浪消散项、sbr为近岸破波消散项、sbf为底摩擦项；e(x,y,σ,θ)是能量密度谱函数，n是作用密度，cx和cy分别为x方向和y方向的群速度分量，cσ和cθ分别是谱空间σ频率和θ角度的传播速度，stotal是非保守的源汇项，表示在某一点产生、耗散或重新分配波浪能的所有物理过程，t是时间；
14、所述第三代风浪模型的方程能够离散为：
15、
16、其中，n为尺度总数，it、ix、iy、iσ、iθ分别为t、x，y，σ，θ对应的离散量，n*为迭代时间步，υ和η是预设的数值格式离散参数。
17、根据本专利技术的一些实施例，所述通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型，对所述待仿真参数进行并行求解，包括：
18、通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型之间的并行求解，对所述待仿真参数进行计算；
19、通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型各个模型内部的线程并行求解，对所述待仿真参数进行计算。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型之间的并行求解，包括分布式系统并行求解和单服务器并行求解两种方式；所述分布式系统并行求解将所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型布置在不同的服务器，通过远程调用进行参数传递实现并行求解；所述单服务器并行求解采用共享内存的方式实现参数传递，通过负载平衡算法实现对所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的并行求解。
21、根据本专利技术的一些实施例，所述通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型各个模型内部的线程并行求解，对所述待仿真参数进行计算，包括：
22、根据预设的并行线程数量对所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的网格点进行分块，分块考虑每个所述网格点所处坐标位置、网格点迭代效率，在每一迭代过程，进行线程并行求解。
23、根据本专利技术的一些实施例，所述参数传递包括所述大尺度模型与所述中尺度模型之间的参数传递、以及所述中尺度模型与所述小尺度模型之间的参数传递；所述大尺度模型与所述中尺度模型之间的参数传递、以及所述中尺度模型与所述小尺度模型之间的参数传递，通过对所述大尺度模型和所述中尺度模型的共同网格点的离岸参数进行分析，以及对所述中尺度模型和所述小尺度模型的共同网格点的离岸参数进行分析，确定符合预设条件的共同网格点进行参数传递。
24、根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括：
25、对所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型进行计算服务配置；所述计算服务配置包括分布式系统配置或单服务器计算配置，当所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型之间，采用分布式系统并行求解的方式时，所述分布式系统配置将根据所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的每个时间步的计算效率，选取分布式系统计算参数，或根据分布式系统的性能，对所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的网格大小进行优化；当所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型之间，采用单服务器并行求解的方式时，根据计算内存和计算线程，优化所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的网格大小。
26、根据本专利技术的一些实施例，所述方法还包括：
27、通过动态预估计算所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的并行计算总时间，进行每个时间步的资源均衡，保证在每个时间步，所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型刚好计算完成，并进入下一时间步的计算。
28、另一方面，根据本专利技术实施例的存储介质，所述存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行上述实施例所述的多尺度波浪仿真预报方法。
29、根据本专利技术实施例的多尺度波浪仿真预报方法和存储介质，至少具有如下有益效果：通过构建大尺度、中尺度和小尺度的波浪仿真求解器(即大尺度模型、中尺度模型和小尺度模型)，大尺度、中尺度和小尺度的波浪仿真求解器，对获取到的各项参数进行并行计算，从而能够模拟任意复杂近岸区域，能够匹配预设的计算资源进行最优化计算，计算任意长时间序列的波浪参数问题，对近岸工程建设有较大的应用价值。
30、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述构建大尺度模型、中尺度模型和小尺度模型，包括：
3.根据权利要求2所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述第三代风浪模型的方程为：
4.根据权利要求1所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型，对所述待仿真参数进行并行求解，包括：
5.根据权利要求4所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型之间的并行求解，包括分布式系统并行求解和单服务器并行求解两种方式；所述分布式系统并行求解将所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型布置在不同的服务器，通过远程调用进行参数传递实现并行求解；所述单服务器并行求解采用共享内存的方式实现参数传递，通过负载平衡算法实现对所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的并行求解。
6.根据权利要求4所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述通过所述大尺度模型、
7.根据权利要求5所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述参数传递包括所述大尺度模型与所述中尺度模型之间的参数传递、以及所述中尺度模型与所述小尺度模型之间的参数传递；所述大尺度模型与所述中尺度模型之间的参数传递、以及所述中尺度模型与所述小尺度模型之间的参数传递，通过对所述大尺度模型和所述中尺度模型的共同网格点的离岸参数进行分析，以及对所述中尺度模型和所述小尺度模型的共同网格点的离岸参数进行分析，确定符合预设条件的共同网格点进行参数传递。
8.根据权利要求1所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述方法还包括：
9.根据权利要求1所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述方法还包括：
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行权利要求1-9中任一项所述的多尺度波浪仿真预报方法。
...【技术特征摘要】
1.一种多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述构建大尺度模型、中尺度模型和小尺度模型，包括：
3.根据权利要求2所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述第三代风浪模型的方程为：
4.根据权利要求1所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述通过所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型，对所述待仿真参数进行并行求解，包括：
5.根据权利要求4所述的多尺度波浪仿真预报方法，其特征在于，所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型之间的并行求解，包括分布式系统并行求解和单服务器并行求解两种方式；所述分布式系统并行求解将所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型布置在不同的服务器，通过远程调用进行参数传递实现并行求解；所述单服务器并行求解采用共享内存的方式实现参数传递，通过负载平衡算法实现对所述大尺度模型、所述中尺度模型和所述小尺度模型的并行求解。
6.根据权利要求4所述的多尺度波浪仿真...
【专利技术属性】
技术研发人员：林美鸿，应宗权，王雪刚，沈文耿，左华楠，陈进，
申请(专利权)人：中交第四航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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