减摇鳍半实物仿真系统的设计与实现

主要讨论了减摇鳍半实物仿真系统的实现问题，通过P－M海浪波谱，采用能量等分法再现了不同海情下的二维海浪，采用半物理方法对船舶横摇运动进行了有效模拟。系统的实际测试显示，性能达到了期望要求。     

海浪的数值模拟及其仿真

研究了海浪的频谱模型 .依据海浪的数学模型和海浪的频谱特性 ,对海浪反演的线性叠加法进行了研究 .大量仿真结果说明 ,线性叠加法是反演海浪的一种有效方法 .     

基于Gerstner函数和JONSWAP海浪谱的海浪仿真

针对单一海浪仿真方法在不同场景应用的局限性,提出了基于Gerstner函数与JONSWAP海浪谱相结合的海浪仿真方法,实现了不同波浪强度下的海浪建模.选取了Gerstner函数方程组作来海浪构造模型,并将其扩展成三维形式模拟海浪的细节和真实度;为了控制海浪模型并实现海浪的随机性、多变性、真实性,采用了JONSWAP海浪谱获取控制海浪模型的参数,进而建立了海浪仿真模型;针对多组海浪谱的频谱参数进行海浪仿真和不同海浪建模方法的海浪仿真,实验结果表明,所提方法有效性和实用性较好,真实度高,并适用于多种海浪场景.     

基于Gerstner函数和JONSWAP海浪谱的海浪仿真

针对单一海浪仿真方法在不同场景应用的局限性,提出了基于Gerstner函数与JONSWAP海浪谱相结合的海浪仿真方法,实现了不同波浪强度下的海浪建模.选取了Gerstner函数方程组作来海浪构造模型,并将其扩展成三维形式模拟海浪的细节和真实度;为了控制海浪模型并实现海浪的随机性、多变性、真实性,采用了JONSWAP海浪谱获取控制海浪模型的参数,进而建立了海浪仿真模型;针对多组海浪谱的频谱参数进行海浪仿真和不同海浪建模方法的海浪仿真,实验结果表明,所提方法有效性和实用性较好,真实度高,并适用于多种海浪场景.     

基于MATLAB的海浪及船舶横摇仿真模型研究

在分析随机海浪的波倾角和能量谱以及船舶运动受力的基础上，建立了随机海浪的仿真模型，利用MATLAB软件对海浪波倾角及船舶的横摇运动进行了仿真，为船舶横摇控制及隔离船摇稳定平台的建立奠定了基础。     

运动潜体尾迹及其与随机海面相互作用的数值模拟

研究了水下运动物体产生的自由面尾迹与随机海面相互作用的问题.以三维非定常不可压缩雷诺平均(RANS)方程为控制方程,采用重整化群(RNG)k-ε湍流模型,应用体积分数(VOF)方法处理自由面,对水下运动球体产生的自由面尾迹特征进行了数值模拟与分析.结合海浪谱模型,数值分析了水下运动球体产生的自由面尾迹与随机海面的相互作用机理及其表现特征.     

微波多普勒雷达海浪参数提取算法

根据海浪混合表面散射理论和线性波理论,利用3种规模波对微波多普勒谱的不同贡献,推导出海浪谱与径向速度转换函数,得到了一种适用于多普勒雷达的海浪谱以及海浪参数提取算法．该算法从海洋回波的多普勒谱中获取径向速度序列,根据海浪速度谱与海浪谱之间的转换关系推导海浪谱,再用谱矩法计算相应的海浪参数．运用该算法分别对微波多普勒谱雷达的模拟与实测数据进行处理,实现了有效浪高和平均海浪周期的高精度提取,证实了该算法在微波段多普勒雷达的海浪参数反演中的准确性．     

海浪外频谱的一种表示

基于孙孚提出的海浪高与外观频率的联合概率分布及海浪能量的外观分布概念，定义了一种新的外观分布，导出了其外频谱的解析形式，并讨论了它的一些性质。     

基于虚拟现实技术的不规则海浪三维仿真

二维不规则长峰波海浪仿真在许多船舶控制系统的研究和设计中得到了广泛的应用，但它不能解决更为复杂的三维不规则短峰波海浪的仿真讲究和应用问题．为此讨论了二维不规则短峰波海浪的模型的建立，并在海浪谱分析的基础上进行了虚拟现实软件环境下海浪三维仿真研究，以及在VRML2．0语言下为了得到较为逼真的动态虚拟海浪场景模拟效果，提出了如何进行波面细化、颜色、光照和时间控制等处理的方法．     

我国海浪理论及预报研究的回顾与展望

作者从海浪谱,海浪统计分析,海浪预报方法及动力机制,破碎波和近岸的海浪5个方面回顾与总结了我国在海浪理论及预报研究方面所取得的成果,最后对我国新世纪的海浪研制做一展望。     

非线性波浪的数值模拟

为快速有效地模拟三维波浪问题,采用高阶谱方法建立了完全非线性波浪的数值计算模型.高阶谱方法是将速度势函数展开成Fourier级数的形式,通过快速Fourier变换求其空间导数,具有很高的计算效率和精度.把数值结果与五阶Stokes波理论解和聚焦波实验结果相比较,并计算了初始面升高引起箱体内液体运动问题,验证了所建立的数值计算模型的有效性.     

基于频谱的湍流函数海浪仿真

针对海浪仿真的物理模型都非常复杂，还没有简单的方法来实时描述动态海浪．文中提出一种可以实时描述深水动态海浪的简单方法，通过真实的海浪频谱控制三维次摆线，产生海浪模型之后叠加j维湍流函数来描述细节．这种方法建立的海浪模型在频域非常接近于真实的海浪频谱，在时域中可以得到比较真实的海浪形状．     

三维数值波浪水池技术与应用

建立了用于波浪-结构物相互作用数值模拟的三维数值波浪水池．应用VOF方法对粘性流动的基本方程进行数值求解并描述其自由表面，水池计算域的一侧使用数值造波机条件产生斜入射波浪，其下游开边界联合使用辐射条件和局部强迫衰减，侧向边界使用周期性条件使斜向波浪透过．数值试验表明，所建立的三维数值波浪水池产生和传播波浪具有良好的重复性和稳定性，应用于海洋结构物波浪荷载的确定也是可靠的．     

Simulation of mode conversion at the magnetopause

Two-dimensional(2-D)and three-dimensional(3-D)hybrid simulations are carried out for mode conversion from fast mode compressional wave to kinetic Alfvn waves(KAWs)at the inhomogeneous magnetopause boundary.For cases in which the incident fast wave propagates in the xz plane,with the magnetopause normal along x and the background magnetic field pointing along z,the 2-D (xz)simulation shows that KAWs with large wave number kxρi～1 are generated near the Alfve′n resonance surface,whereρi is the ion Larmor radius.Several nonlinear wave properties are manifest in the mode conversion process.Harmonics of the driver frequency are generated.As a result of nonlinear wave interaction,the mode conversion region and its spectral width are broadened.In the 3-D simulation,after this first stage of the mode conversion to KAWs with large kx,a subsequent generation of KAW modes of finite ky is observed in the later stage,through a nonlinear parametric decay process.Since the nonlinear cascade to ky can lead to massive transport at the magnetopause,the simulation results provide an effective transport mechanism at the plasma boundaries in space as well as laboratory plasmas.     

复杂地表条件下的地震波场模拟方法研究

克服常规非零炮检距地震波场模拟只能采用双程波动方程的限制,以等时叠加原理为基础,提出了一种新的适用于复杂地表条件的基于单程波动方程的频率域地震波场模拟方法.该方法采用频率域单程波动方程延拓算子进行波场延拓,利用等时叠加原理进行波场成像,不仅具有很快的计算速度,而且可以得到高信噪比的模拟记录,仅包含一次反射波和不规则点的绕射波,不包含直达波、多次波等干扰波.实际模型的正演数值模拟和叠前偏移结果都证明了该方法的正确性和有效性.     

基于Benjamin-Feir不稳定性的异常波模拟

通过引入四阶非线性薛定谔方程,基于随机波列演化的Benjamin-Feir不稳定性,采用伪谱方法建立了二维深水波浪数值水槽来模拟海洋中的异常波现象。为了验证该数值模型的有效性,计算了二维水槽中边带扰动随机波列的传播变形,从数值和试验结果的比较上看,该模型可以很好地再现异常波现象。     

用全波法研究托卡马克中快波电流驱动的基本理论

给出了用全波方法研究环形对称托卡马克等离子体中离子回旋频率范围内的快波电流驱动的相关理论,研究中考虑了有限拉莫尔半径效应和快波的平行色散,建立起了相应物理模型,得到了有限拉莫尔半径假设下的色散关系和便于计算机编程计算的全波方程的具体形式,为进一步进行数值求解,研究托卡马克中离子回旋频率范围内的快波电流驱动提供了理论基础.     

基于边界造波法的波浪数值生成

一般边界造波法只是用来生成线性波,至于边界造波法对不规则波、孤立波和强非线性波等是否适用,并没有做过多分析与研究。基于线性波、二阶Stokes波以及孤立波的速度和波形解析表达式,采用边界造波法,借助FLUENT软件中的用户自定义(UDF)功能,通过二次开发在FLUENT中实现波浪的模拟,并对它们的数值解与解析解做出比较,以此来验证边界造波法的适用性。计算结果表明,该数值水槽能有效模拟这三种波浪。     

三维各向异性介质中弹性波方程交错网格高阶有限差分法数值模拟

三维数值模拟是研究各向异性介质中复杂弹性波波场特征和传播规律的重要手段。根据Taylor展开式,推导出了交错网格一阶空间导数的任意偶数阶精度有限差分近似式和相应的差分系数计算式,给出了三维各向异性介质中弹性波一阶双曲型应力速度方程交错网格任意偶数阶精度差分格式和稳定性条件,并推导出了三维各向异性介质PML法吸收层边界条件公式和相应的交错网格差分格式。对方位各向异性介质模型和正交各向异性介质模型中弹性波的传播进行的三维数值模拟结果表明,弹性波在三维各向异性介质中传播时存在拟P波、拟SV波和拟SH波,并出现横波分裂、横波分裂盲区、波面三分叉等特殊现象,另外,弹性波场在空间是变化的,其拟P波、拟SV波和拟SH波的耦合关系比较复杂。     

孤立波破碎过程试验与数模结果比较

进行了孤立波在缓坡上的变形，破碎及破碎后的波浪对直墙建筑物冲击作用的试验研究并与ＶＯＦ方法的数模结果进行比较，试验中的地形由１：４、１“５０的斜坡及水平段三部分组成，数模得到的波浪在破碎前后的变形过程及波浪破碎位置与试验结果符合较好，直墙面上的破碎波冲击压力幅值的数模结果与试验结果基本相符。