Wavemodel Benchmark Experiments

该仓库包含来自波浪槽实验的测量结果，旨在为波浪模型提供分散波群的基准数据。实验运行的波群陡度从线性到严重破碎条件不等。使用了两种水深地形：1. 平坦床（实际为深水）；2. 在槽中央放置了一个浅滩，使水深变化在约0.9<kh<~3之间。数据以开放访问形式提供，仅要求在其它出版物中正确引用相关期刊论文。

This repository holds measurement data from wave tank experiments, designed to provide benchmark datasets for dispersive wave groups in wave modeling. The steepness of the wave groups in these experiments ranges from linear conditions to severely breaking wave conditions. Two water depth topographies were employed: 1. Flat bed (effectively deep water); 2. A shoal placed at the center of the tank, which causes water depth variations within the range of approximately 0.9 < kh < ~3. The data is openly accessible, with the sole requirement being proper citation of the associated journal article in any subsequent publications.

原始信息汇总

Wavemodel Benchmark Experiments 数据集概述

数据集来源与目的

• 数据集来源于波浪水槽实验的测量结果。
• 旨在为波浪模型的基准测试提供弥散波群数据。

实验条件

• 实验波群的陡度范围从线性条件到严重破碎条件。
• 使用了两种海底地形：
  1. 平坦床底（实际为深水条件）。
  2. 在水槽中央放置了一个浅滩，导致水深变化范围约为 0.9<kh<~3。

数据文件与标识

• 数据文件通过ID标签进行逻辑组织。
• ID标签逻辑：
  • C01：条件1（平坦床底），C02：条件2（浅滩）。
  • A07：聚焦点处线性波幅为7mm，A45：波幅45mm，依此类推。
  • F01：聚焦点1（位于8.1米处），F02：聚焦点2（位于7.1米处）。
  • 当波幅增大时，会发生强烈的调制，导致聚焦点向水槽的下游方向移动。因此，对于最大波幅条件，将线性聚焦点向上游移动了1米。

平坦床底条件数据文件

ID	文件
C01A07F01	test370060
C01A25F01	test470010
C01A45F01	test470024
C01A65F02	test470032

浅滩条件数据文件

ID	文件
C02A07F01	test430013
C02A25F01	test430022
C02A45F01	test430030
C02A65F02	test430050

测量配置

波浪探头位置（主实验）

• 整个测试过程中波浪探头位置固定。
  • 探头1：距造波机1.00米。
  • 探头2：距造波机7.407米。
  • 探头3：距造波机8.15米。
  • 探头4：距造波机8.845米。

耗散测试

• 单独的耗散测试数据位于文件夹 /waveprobes/tank_dissipation_tests 中。
• 这些测试在平坦海底（0.6米水深）条件下进行，波浪探头在水池中分布更广。
• 耗散测试的波浪探头位置：
  • 探头1：距造波机1.0米。
  • 探头2：距造波机5.0米。
  • 探头3：距造波机8.0米。
  • 探头4：距造波机12.0米。

其他数据内容

• 波浪桨板运动数据可在文件夹 "wavepaddle_motions" 中找到。
• 也可使用离散的线性频谱分量来生成波浪。

数据使用说明

• 数据为开放获取。
• 要求在其他出版物中使用此数据时，需正确引用相关的JFM期刊论文。

数据集限制说明

• 由于GitHub数据存储限制，仅提供了处理后的PIV数据。
• 完整数据集包含更多波浪和大量重复实验。同样由于存储限制，此处仅提供了期刊论文中使用的数据。

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

在波浪水槽实验的背景下，Wavemodel Benchmark Experiments数据集通过精心设计的物理实验构建而成。实验采用两种不同地形条件——平坦床底与中心沙洲，模拟了从线性到剧烈破碎的多种波陡情形。数据采集依托固定位置的波浪探头，系统记录了不同振幅与聚焦点组合下的波浪动力学响应，同时辅以波浪板运动数据与线性频谱分量，为模型验证提供了多维度观测基础。

使用方法

研究人员可利用该数据集对波浪模型进行系统性基准测试。通过读取特定ID对应的测试文件，用户能够获取不同地形与波浪条件下的实测波浪序列。建议结合数据集提供的探头位置信息与波浪板运动数据，对比模型预测与实测结果，尤其关注波浪非线性演化与地形相互作用过程。使用时应引用相关学术论文，并可通过线性频谱分量重构波浪条件以拓展应用场景。

背景与挑战

背景概述

波浪模型基准实验数据集源于流体力学领域对波浪传播与变形机理的精细化研究需求，由相关研究机构通过物理水槽实验构建，旨在为波浪模型的验证与优化提供高质量基准数据。该数据集聚焦于从线性到剧烈破碎条件下的色散波群演化过程，涵盖平坦床底与浅滩地形两种典型场景，通过精确控制波幅与聚焦点位置，系统捕捉波浪在复杂水动力环境中的动态响应。其创建推动了波浪数值模拟方法的实证检验，为海岸工程、海洋能源开发等应用领域提供了关键实验支撑。

当前挑战

该数据集致力于解决波浪动力学中非线性波群演化与地形交互作用的模拟挑战，尤其针对波浪破碎、能量耗散及波-底床相互作用等复杂物理过程的精确再现难题。在构建过程中，实验设计需平衡高精度测量与大规模数据采集之间的技术矛盾，例如在强非线性条件下聚焦点的动态偏移要求实时调整探测布局。此外，数据存储与共享面临实际限制，原始粒子图像测速数据因容量约束而无法完整公开，仅能提供经处理的有限子集，这在一定程度上影响了数据集的全面性与可复现性。

常用场景

经典使用场景

在波浪动力学与海洋工程领域，Wavemodel Benchmark Experiments数据集为验证和校准波浪数值模型提供了关键实验依据。该数据集通过水槽实验，系统测量了从线性到剧烈破碎条件下不同陡度的色散波群，覆盖平坦床底和浅滩地形两种典型场景。研究人员常利用这些高精度测量数据，对比模拟结果与实验观测，评估模型在预测波浪传播、变形及破碎过程中的准确性，从而推动波浪模拟技术的精细化发展。

解决学术问题

该数据集有效解决了波浪模拟中长期存在的基准验证难题，为学术界提供了公开、可靠的实验数据以检验数值模型的性能。通过涵盖多种波陡和地形条件，它支持研究者深入探究波浪非线性相互作用、能量耗散机制以及地形变化对波群演化的影响。这些数据不仅填补了实验验证资料的空白，还促进了波浪动力学理论的完善，为复杂海洋环境下的模型开发奠定了实证基础。

实际应用

在实际工程应用中，Wavemodel Benchmark Experiments数据集为海岸与近海结构设计、航运安全评估以及可再生能源开发提供了重要参考。例如，工程师可依据数据集中的波浪破碎数据优化防波堤的耐波性设计，或利用浅滩地形下的波群演化规律改进海上风电基础的水动力载荷计算。这些应用显著提升了海洋工程项目的安全性与经济性，助力应对真实海洋环境中的波浪挑战。

数据集最近研究

最新研究方向

在海洋工程与流体力学领域，波浪模型基准实验数据集正成为验证非线性波浪传播与破碎过程模拟精度的关键工具。该数据集通过涵盖从线性到剧烈破碎的多种波陡条件，并结合平坦海床与浅滩地形，为研究波浪在复杂地形下的演化机制提供了高保真实验数据。当前前沿研究聚焦于利用此类数据开发高精度数值模型，以预测极端波浪事件对海岸结构物的冲击效应，相关成果正推动海上风电与海洋能开发中的安全设计标准革新。