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三维多浮体水动力学问题中波浪交互理论的参数应用特性探究分析

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第２８卷第７期　

２０１２年７月　科技通报　

ＢＵＬＩ　ＴＩＮ　ＯＦ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．７　Ｊｕｌｙ　２０１２　

三维多浮体水动力学问题中波浪交互理论的　

参数应用特性探究分析　

史琪琪　，柏木正　，杨建民　

（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２００２４０；２　，崔进举　

日本大阪大学，日本大阪５６７—００５８）　

摘要：波浪交互理论是解决ｊ维多浮体水动力问题的一种有效方法，该方法能正确处理相邻浮体造　

成的波浪干涉效应，尤其适用于浮体数目较多的场合。文中运用波浪交互理论，对不同间距下一个箱型　

多浮体系统的水动力问题进行求解，研究其中的关键参数一消逝波模数和傅立叶级数展开项数的变　

化，对浮体表面压力分布和波浪力等水动力结果所产生的影响，为波浪交互理论在三维多浮体水动力　

问题上的进一步深入应用提供依据。　

关键词：波浪交互理论；消逝波模数；傅立叶级数展开项；多浮体；水动力　

中图分类号：０３５　文献标识码：Ａ　文章编号：１００１—７１　１９（２０１２）０７—０００１—０７　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｉｎ　

Ｗａｖｅ－ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　Ｔｈｅｏｒｙ　ｗｈｅｎ　Ｓｏｌｖｉｎｇ　Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　

Ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　３一Ｄ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｂｏｄｉｅｓ　

ＳＨＩ　Ｑｉｑｉ　，Ｍａｓａｓｈｉ　Ｋａｓｈｉｗａｇｉ　２，ＹＡＮＧ　Ｊｉａｎｍｉｎ　，ＣＵＩ　ｊ均ｕ　ｌ　

（１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｊｉａｏ　Ｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２４０，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　Ｏｃｅａｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｏｓａｋａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｏｓａｋａ　５６７—００５８，Ｊａｐａｎ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ｈｅ　ｗａｖｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ｉｓ　ａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｗａｙ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｆｏｒ　３－Ｄ　ｍｕｈｉｐｌｅ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｂｏｄｉｅｓ，ｂｙ　

ｃｏｒｒｅｅｄｙ　ｄｅａｌｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｅｆｆｅｃｔｓ．Ｔｈｕｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｅｓｐｅｃｉＭｌｙ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔｏ　ｂｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃａｓｅ　ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒ　

ｏｆ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｂｏｄｉｅｓ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｌａｒｇｅ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　

ｆｏｕｒ　ｉｄｅｎｔｉｃａｌ　ｂｏｘ－ｓｈａｐｅｄ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｂｏｄｉｅｓ　ａｓ　ｔｈｅ　ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｂｏｄｉｅｓ　ｖａｒｉｅｓ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｗｏ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　

Ｄｍｍｅｔｅｒｓ，ｔｈｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ　ｗａｖｅ　ｍｏｄｅｓ　ａｎｄ　ｏｆ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｓｅｒｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　—ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｏｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　

ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂｏｄｙ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｅｘｃｉｔｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ，ｉｓ　ｓｔｕｄｉｅｄ．Ａｌｌ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｗｉｌｌ　ｈｅｌｐ　ｔｌＳ　ｇｏ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｉｎ　ｓｏｌｖｉｎｇ　

３－Ｄ　ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｂｏｄｉｅｓ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｗａｖｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌａｔｉｌｉｔｙ；ｗａｖｅ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　ｔｈｅｏｒｙ，ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ　ｗａｖｅ　ｍｏｄｅｓ，ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｓｅｒｉｅｓ，ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｂｏｄｉｅｓ，　

ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ　

０　引言　

在处理三维多浮体系统的水动力学问题时，　由于各浮体之间的相互作用对结果影响显著，分　

析时必须对此着重考虑。波浪交互理论是解决三　

维多浮体系统水动力问题的一种数值方法，该方　

收稿日期：２０１１一Ｏｌ一２５　基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０８７９０４５）　作者简介：（１９８６一），女，浙江宁波人，上海交通大学硕士研究生，主要从事海洋工程水动力学方面的研究，　

Ｅｍａｉｌ：ｇｒａｃｅｓｈｑｑ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ。　通讯作者：杨建民，教授；Ｅｍａｉｌ：ｊｍｙａｎｇ＠ｓｊｔｕ＿ｅｄｕ．ｅｎ。

　２　第２８卷　

法先考虑单个浮体的水动力效应，通过对速度势　

的变换进一步考虑由其他浮体产生的波浪干涉　

效应，进而求解整体的速度势问题。该方法计算　

效率高，对于浮体数目较大的问题尤为适用，能　

有效改善高阶边界元法等方法中计算时间随浮　

体个数增加而急剧增大的不足。　

波浪交互理论由Ｏｈｋｕｓｕ［　］首次运用到水波问　

题上，之后Ｋａｇｅｍｏｔｏ、Ｙｕｅ及其他人对此理论进　

行了拓展和延伸闭；该理论在解决多浮体问题时　

十分有效，Ｍｕｒａｉ等还曾将该理论用于求解ＶＬＦＳ　

的水动力实例问题中［３１。　

本文运用波浪交互理论，对４个对称分布的　

相同箱式浮体组成的系统的水动力问题进行求　

解，研究不同的浮体间距情况下，该理论中的两　

个关键性参数，消逝波模数ｎ和０方向上傅立叶　

级数展开项数ｍ的变化，对多浮体表面压力分布　

和波浪力等水动力结果产生的影响，探索其变化　

规律，为波浪交互理论在三维多浮体水动力问题　

上的进一步深入应用提供一定的依据。　

１　原理概述　

根据势流理论，流体假设为无旋、无粘和不　

可压缩，速度势满足拉普拉斯方程。流场中的总　

速度势可以分解为人射波速度势、散射势和辐射　

势　。其中，　和　ｓ合称绕射势　。。　

，　Ｊ＝　，￡　，　Ｊ＋　，　Ｊ　（１）　

本文中只考虑绕射势问题，由于假定结构物　

在平衡位置周围作微幅的简谐振荡，可将绕射势　

转化为定常问题求解。　

瞩，ｔ）＝－Ｒｅ［　｛　＋　Ｊ｝ｅ　］　（２）　

其中，ｇ为重力加速度，　为人射波幅值，　

ｃ　Ｊ＝　Ｊ＋　为定常绕射势。　

定常绕射势必须满足Ｌａｐｌａｃｅ方程、自由面、　

物面、和水底条件，运用格林定理分析上述问题，　

可以得到如下积分方程。　

ｃｆ　，Ｐｊ＋ｑｂｏ（Ｑ）ＯＧ（Ｐ￣Ｑ）＿ｄ５＝咖　，Ｐｊ　（３）　

其中，尸＝　，　和Ｑ＝　ｙ　，ｚ　分别为流场中　

的点和浮体表面上的积分点，ｃ　为立体角，Ｇ　

为满足自由表面条件和辐射条件的自由表面格　林函数。　

１．１高阶边界元法　

通过高阶边界元法可求解上述绕射势的积　

分方程，该方法将浮体表面离散成多个四边形单　

元，浮体表面坐标和对应速度势均可由对应的二　

阶形状函数表示。由迭代计算，可将边界积分方　

程离散成速度势的数值方程组。浮体自由表面内　

部设置若干附加的场点，以消除不规则频率的影　

响，采用最小二乘法求解相应结点上的绕射势ｌ　５＿。　

一旦得到绕射势，浮体各表面上的无因次波浪力　

可通过积分求得，进而获得系统的整体波浪力。　

１．２波浪交互理论　

由波浪交互理论求解绕射势积分方程，入射　

波可由局部柱坐标系（　）下的单元入射波系　

列表示，满足拉普拉斯方程和各边界条件［６１。　

相应于单元入射波，绕射势　Ｄ＝　亦满　

足原积分方程。其中　为每个单元入射波对应　

的散射势。　

当流场中的点在远离浮体表面的外部区域　

ｆｒ＞ｒＩ　１时，Ｂｅｓｓｅｌ函数的附加定理成立。代人由格　

林定理推得的速度势中，可得流场中单元入射波　

对应的散射势，　

｛　｝＿　｝　（４）　

其中，［　ｊ－｛　枷，　）为散射势的系数矩阵，　

单元散射势向量｛　ｌ定义如下，　

｛　｝：ｚ０　（５）Ｊ－／ｒｒ￣　ｉ　ｊ＝…　胎　ｅ　【））　

其中，ｍ＝Ｏ，±１，±２，　为０方向上傅立叶级数　

的展开项数；　＝１，２，…，∞为消逝波模数。　

不考虑水波相互作用时的入射波速度势　，，　

可由第ｉ个浮体柱坐标系下的　，表示，　

，＝＝｛　ＩＴ｛　｝　（６）　

对于第ｉ个浮体而言，入射波分为两部分：一部分　

是由上式给出的入射波，另一部分是由周围其他　

浮体产生的散射势。　

Ｎｅ　ｑｂ　｛　｛￣ｉＩｔ＋∑｛ＡＪｓｆ　｛　

＝（　ｌｒ＋∑｛ＡＳｓＩＴ［Ｔｉ，］）ｔ＠，／　

其中，％为浮体个数，｛Ａ　｝为第　个浮体散　

射势表达式中的未知系数向量，［　为｛　｝和｛　｝　

之间的坐标转换矩阵。　

因此，第ｉ个浮体的散射势可以类似表示为，

　第７期　史琪琪等．三维多浮体水动力学问题中波浪交互理论的参数应用特性探究分析　３　

（｛　Ｙ＋∑｛　｝．Ｉ　）　帆｝　（８）　

芦　根据定义，此处的散射势与（７）式定义的　

Ａ　｝应保持相等，因此可以得到联立的线性　

方程组。　

Ｎ　｛　｝一　∑［珊｛Ａ　｝＿吲　

ｆｏｒ　ｉ＝１，２，…，％　（９）　

求解（９）式，可以得到系数｛／４　｝，进而得到幅　

Ｎ８　值向量（｛ａｉ｝　＋∑／ａＪｓ｝　＇ｔＴＡ）。　

ｊ＝ｌ￣／＃ｉ　则浮体表面的无因次压力分布，可由整体绕　

射势　表达如下，　

咖　咖　

％　

＝（｛　｝＿ｒ＋∑ＩＡＪｓ｝Ｔ［Ｔ￣Ｊ）（　｝＋　｝（１０）　

≠１　％　

＝（｛ａｉ｝．ｒ＋∑ＩＡｉｓ｝Ｔ［ＴｊＪ）｛０￣ｏｔ　

芦　其中，｛　｝表示第ｉ个浮体上相应于单元入　

射波，不考虑波浪相互作用的绕射势。　

作用在各表面上的波浪力积分可表示为，　

ｍ　｛　｝　ｄＳ　

其中，　为对应积分面，　为波浪力模态（　＝　

１，２，３分别表示纵向、横向和垂向），　为浮体表　

面法向量的ｋ方向分量。　

将各个浮体上的波浪力积分叠加，可以得到　

多体系统的整体波浪力。　

在运用波浪交互理论分析浮体问的相互干　

涉影响时，该方法中的消逝波模数ｎ和０方向上　

傅立叶级数展开项数ｍ必须是有限的，因此它们　

可分别表示为ｎ＝１，２，…，Ⅳ和ｍ＝０，±１，±２，…，±　。　

即消逝波模数的总项数为Ⅳ，而０方向上傅立叶　

级数展开的总项数为２　１。总的说来，当各个浮　

体之间相距较远，且浮体为柱状时，　可以取较　

小的数值；而当水深相对较浅，浮体间距比较大　

时，Ⅳ可取较小的数值，这是由于消逝波衰减而　

不产生波浪干涉效应。　

在保证结果精确度的前提下，当消逝波模数　

和０方向上傅立叶级数展开项数可取较小值时，　

波浪交互理论的计算效率将得到很大的改善。因　

此适当地选取这两个参数的值，将是保证波浪交　互理论准确有效应用的关键所在。　

２　研究对象　

本文以四个对称布置的相同方型浮体组为　

例，在不同的浮体间距下，分别研究了波浪交互　

理论中消逝波模数ｎ的变化，以及０方向　傅立　

叶级数展开项数ｍ的变化，对三维多浮体水动力　

问题分析结果的影响规律，为该理论的进一步深　

入应用提供依据。模型布置如下图所示。　

Ｙ　

图１计算模型布置　

Ｆｉｇ．１　Ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｄ　ｍｏｄｅｌｓ　

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海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究

海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究

海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究

对于海洋浮动结构体的结构动力响应与减震技术研究，我们可以探讨海洋浮动结构体的结构特点、动力响应以及现有的减震技术。海洋浮动结构体是指在海洋环境中进行建造和运营的结构体，如海上风力发电机组、海洋平台等，其结构特点和地面上的建筑物存在明显差异，因此其结构动力响应和减震技术也有其独特性。

首先，海洋浮动结构体的结构特点是其必须能够适应海洋环境的波浪和风力。海洋波浪具有周期性和随机性的双重特性，波浪的高度、周期、传播方向等都会对海洋浮动结构体产生影响，从而引起结构的振动响应。此外，海洋环境中的风力也可导致结构的剪切力和弯矩。这些外部载荷将会增加结构体的应力和变形，因此研究结构的动力响应以及减震技术显得尤为重要。

其次，海洋浮动结构体的动力响应是指结构在波浪和风力作用下的振动响应。这种动力响应的主要表现形式为结构的固有振动、共振振动和非线性响应。固有振动是指结构自身具有的振动模式和频率，在波浪和风力作用下，结构体将随着波浪运动和风力的变化而产生相应的振动。共振振动是指当波浪或风力的频率接近结构的固有频率时，结构响应增大并降低结构的稳定性。而非线性响应是指在较大波浪或风力作用下，结构的响应与外部载荷之间产生非线性关系。

针对海洋浮动结构体的结构动力响应和减震技术，目前存在的一些技术和方法包括：

1. 结构材料的选择和优化：通过选择适当的材料和优化结构设计，可以提高结构的刚度和耐久性，减小结构的振动响应。

2. 结构动力分析和模拟：借助计算机模拟和数值分析技术，可以对海洋浮动结构体的动力响应进行预测和评估，从而指导结构的设计和改进。 3. 减震技术：包括主动减震和被动减震。主动减震技术是指通过主动控制系统对结构进行干预，以减小结构的振动响应。被动减震技术是指通过增加结构的阻尼和消能器等装置来吸收和消散能量，减小结构的振动响应。

4. 浮动结构体的阻尼控制：通过在结构中增加阻尼装置来控制结构的振动响应，如粘滞阻尼器、摆锤阻尼器和液体阻尼器等。

波浪理论的计算方法

波浪理论的计算方法

波浪理论的计算方法

波浪理论是用来描述海洋和湖泊中波浪的性质和行为的科学理论。它是基于一系列基本方程和边界条件的数学模型，可以用来计算和预测波浪的高度、速度、周期等特性。下面将介绍波浪理论的计算方法。

波浪的基本方程为水流动的欧拉方程和连续性方程，通过线性化和加入适当的边界条件，可以得到简化的一维波浪方程。这个方程被称为波浪方程或爱舍尔-盖伊尔（Airy-Gay-Lussac）方程，是解决波浪传播和干涉问题最常用的工具。

波浪方程的一般形式如下：

∂^2η/∂t^2=g∇^2η

其中，∂^2η/∂t^2是波浪面随时间的加速度，g是重力加速度，∇^2是波浪面的拉普拉斯算子。

在一维情况下，波浪方程可以被进一步简化为：

∂^2η/∂t^2=g∂^2η/∂x^2

其中，x是水平方向的坐标。

求解这个波浪方程，可以得到波浪的解析表达式或数值解。下面介绍几种常用的计算方法。

1. 艾尔金（Airy）线性理论：该方法假设波浪是以线性和无散动态传播的，适用于小振幅的波浪。它利用波浪的线性性质，通过傅里叶级数展开和代数运算，可以得到波浪的频谱分布和波浪高度的概率分布。 2.快速海洋波浪传播（SWAN）模型：该模型是一种基于频谱方法的波浪模拟模型。它将波浪场视作由多个波浪成分组成的矢量叠加，利用频谱分布和相干关系，通过解耦和复合波浪成分，可以计算出各个频段的波浪高度和方向。

3.深水波浪传播模型：该模型假设波浪在无限深水域传播，适用于大范围的波浪传播问题。它利用波浪动能守恒和动量守恒原理，通过波浪的能量传递和波浪平衡状态的概念，可以计算出波浪随距离变化的特性。

4.海洋预报模型：该模型结合海洋动力学和波浪动力学，通过数值离散和积分方法求解波浪方程。它将海洋和大气的相互作用考虑在内，可以计算出波浪与海流、风速等环境因素的相互作用，从而得到更准确的波浪预报结果。

这些方法都有各自的优缺点，选择适合的方法需要考虑波浪的性质、计算的精度要求和计算的效率等因素。在实际应用中，通常会根据具体情况采用不同的方法进行计算和分析。

水动力数值模型

水动力数值模型

水动力数值模型

水动力数值模型是描述水流受力与运动相互关系的数学模型，它依据流体力学的基本方程建立数学模型，对流动的水体进行数值模拟。

水动力数值模型通常是微分方法的定解问题，并采用数值方法求解。根据不同的应用需求，可以选择不同的模型，如零维模型、一维模型、二维模型和三维模型等。这些模型适用于不同的场景和问题，如模拟小而浅的河流、湖泊和河口等。

此外，水动力数值模型还涉及到湍流模型、混合模型、曲线坐标系下的方程等方面。湍流模型主要描述水流中非规则、随机性的运动；混合模型则关注水体中的物质混合和传输过程；曲线坐标系下的方程适用于复杂形状的水域，如海岸线、湖泊等。

在水动力数值模型的建立过程中，还需要注意数据的获取和处理。由于水动力现象的复杂性和不确定性，需要大量的数据来支持模型的建立和验证。同时，数据处理也是水动力数值模型中非常重要的一环，它涉及到数据的采集、处理、分析和可视化等方面。

总之，水动力数值模型是研究水流运动的重要工具之一，它可以帮助我们更好地理解水流运动规律，预测水流变化趋势，为水资源管理、环境保护和工程建设等领域提供科学依据和技术支持。

海上浮标漂移轨迹预测分析系统研究

海上浮标漂移轨迹预测分析系统研究

海上浮标漂移轨迹预测分析系统研究

作者：袁理 任虹 鲁佩仪 王梦佳

来源：《航海》2020年第03期

摘要：浮标是重要的水上助航标志，航道环境复杂，浮标漂移甚至丢失的情况频繁发生，为保障浮标的财产安全，避免漂浮成为水上障碍物，准确预测浮标漂移轨迹十分重要。本文根据浮标漂移原理，基于蒙特卡洛方法，利用WebGIS方法建立能够在网页端使用的海上浮标漂移跟踪预测分析系统。系统能够自动接入环境数据，依据浮标参数信息，利用SARMAP模型进行漂移模拟计算，预测浮标漂移轨迹与最优搜寻区域。通过具备遥测数据的浮标漂移案例验证，证明本系统模拟预测的浮标漂移轨迹具有较强的实用性。

关键词：浮标;蒙特卡洛;漂移模型;漂移轨迹;预测

中图分类号：P731.23文献标识码：A

0引言

浮标作为使用数量最多、应用最为广泛的水上助航标志，大量使用于各通航水域。长江口上海港航道通航密度大，潮流复杂，经常会发生浮标被碰擦或碰撞造成浮标发生漂移的事故。同时，浮标在海面风、海流、浪等环境动力因素以及外力作用下也会发生漂移，航标管理部门由于缺少相应的“浮标漂移轨迹预测”分析手段来判断浮标漂移的方位和漂移轨迹，难以在第一时间发现并捕捉浮标。因此，为降低捕捉漂浮的时间、人力物力成本，可以利用现有海洋水文气象环境信息，引入水上搜救模型来推算浮标及其他水上助航设施的漂移轨迹，以提高辖区水上浮动标志漂移后的捕捉成功率和效率，进一步提升航标应急反应能力和航标助导航服务水平。 因此，设计一个海上浮标漂移跟踪服务分析系统，不仅可以提高航标日常管理工作中搜寻、捕捉漂移浮标的成功率和效率，而且可以服务于通航安全和水运经济发展的需求，既有效提升辖区助航应急保障能力又能够为国家挽回大量经济损失。

1原理与方法

海上漂移的浮标在风的作用下会沿着与风向成一定夹角的方向漂移，可以将风压漂移速度分为与风向一致的DWL和垂直风向的CWL两部分。国家海洋环境预报中心开发的海上失事目标搜救应急预报系统闭基于四阶精度的拉格朗日漂移路径模型预报了落水人员的漂移轨迹;以及挪威海和北海的搜救模型，其流场计算采用POM（PrincetonOcean Model）模式，并采用了蒙特卡洛算法确定搜寻区域，计算效果较好。海上试验方法对于风致落水人员的漂移影响研究比较有效，但是对于海上浮标的漂移轨迹分析又存在一定局限性，不同的浮标类型需要重新进行试验，因此亟须建立一种数学模型采取力学理论的方法预报浮标的漂移轨迹。