基于Matlab的波浪运动模拟与分析

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作者:

@小白创作中心

基于Matlab的波浪运动模拟与分析

引用

CSDN

https://m.blog.csdn.net/Matlab_dashi/article/details/137634835

波浪运动是一种介质中的扰动，它以波的形式传播。波浪可以发生在各种介质中，包括水、空气、固体和电磁场。本文将介绍波浪运动的基本概念、种类、特性及传播现象，并通过Matlab进行模拟，帮助读者更好地理解波浪运动。

波浪的种类

波浪可以分为两大类：

横波：介质中的粒子垂直于波传播方向振动。例如，水波和声波。
纵波：介质中的粒子平行于波传播方向振动。例如，地震波和声波。

波浪的特性

波浪具有以下特性：

波长（λ）：两个相邻波峰或波谷之间的距离。
波速（v）：波浪传播的速度。
频率（f）：波浪在单位时间内通过某一点的次数。
波幅（A）：波浪从平衡位置到波峰或波谷的距离。

波浪的传播

波浪在介质中传播时，会发生以下现象：

反射：当波浪遇到障碍物时，它会反射回来。
折射：当波浪从一种介质传播到另一种介质时，它会改变传播方向。
衍射：当波浪遇到障碍物或狭缝时，它会绕过障碍物或狭缝传播。
干涉：当两个或多个波浪在同一介质中传播时，它们会相互叠加，产生干涉现象。

波浪的应用

波浪在科学、工程和日常生活中有广泛的应用，包括：

水波：用于航海、冲浪和发电。
声波：用于通信、医疗成像和声纳。
地震波：用于研究地球内部结构和预测地震。
电磁波：用于无线通信、雷达和光学。

Matlab模拟波浪运动

以下是基于Matlab的波浪运动模拟代码：

clc
clear all;close all
%====Specify run directory ===================================  

caso=menu('Selecciona un caso','Caso 9','Caso 10','Caso 11');
if caso==1  
    load Caso9.mat;ho=0.6;%H=0.15 m; T=4 s; h=0.6 m   
    elseif caso==2  
    load Caso10.mat;ho=0.6;%H=0.15 m; T=5 s; h=0.6 m  
    elseif caso==3  
    load Caso11.mat;ho=0.6;%H=0.15 m; T=6 s; h=0.6 m     
end  

beachX=[20 30 30 20];beachZ=[0 1 0 0];      
sand=[[209 172 46]/256];  

m=length(xc);n=length(yc);  
dt=0.1;  
N=length(time);  

%  
for iii=1:length(xc)  
    if(xc(iii)<20)  
    h(iii)=0.6;  
    else  
        h(iii)=0.6-0.1.*(xc(iii)-20);  
    end  
end  

xS=input('Introduce la posici髇 de los sensores x (m):');%Ejemplo [10 22 25]  
for ii=1:length(xS)  
idx(ii)=max(find(xc<xS(ii)));  
end  

%===============================  
%Animation loop  
%===============================  
water=[0 0 1];  
j=0;  
figure(1)  
for i=0:N-1  
    j=j+1;  
    subplot(2,1,1)  
    fill([xc(1) xc' xc(end)],[0 eta(j,:) 0],water), hold on  

  for jj=1:length(xS)  
    plot([xS(jj) xS(jj)],[ho-0.1 ho+0.20],'k','LineWidth',3)  
%      text(xS(jj),0.9,'WG1')  
%     eval(['text(xS(jj),0.9,' ''WG'' num2str(jj))])       
    wg=text(xS(jj),0.9,['WG' num2str(jj)],'fontsize',12,'color','black','FontWeight','bold');  

 end  
  xlabel('Along-flume distance (m)')  
    ylabel('Elevation (m)')      
%     hold on  
     f1=fill(beachX,beachZ,sand);  
    td=title(['t = ' num2str(i*dt) '  s'],'fontsize',12,'color','black','FontWeight','bold');  
      set(gca,'FontSize',14)  
    axis([0 xc(end) 0 yc(end)])  
        set(gca,'LineWidth',2)  
    set(gcf,'position',[146         311        1166         681])  
    %    set(gcf,'position',[217         428        2119         610])   

   
    hold off  
    drawnow  
    ETA(:,1:length(idx))=eta(:,idx)-eta(1,idx);  
    subplot(2,1,2)  
    plot(time(1:j),ETA(1:j,:)),hold on  
 %   axis([time(i+1)-20 time(i+1) -0.15 0.15]),hold off  
 if(i<500)  
    axis([0 50 -0.1 0.20]),hold off  
 else  
    axis([time(j)-50 time(j) -0.1 0.20]),hold off  
 end  

    xlabel('Time (s)'),ylabel('eta (m)')  
     set(gca,'FontSize',14)      
    set(gca,'LineWidth',2)  
end  

etaWG=ETA;  

t=time;  

%save Practica6.mat t etaWG