水波与淤泥质底床相互作用数值模拟——基于滞后回路特征的淤泥体流变模型

应用一个滞后回路特征的半经验的淤泥体流变模型描述表面水波作用下底床软泥层的振荡运动，建立了表面水波与淤泥质底床相互作用的垂向二维耦合模型。在数值处理上，为提高数值格式对水－泥界面附近流动的分辨力，较好地再现界面附近速度梯度大的流动特点，采用垂向对数网格处理技巧。模型验证是通过计算水波波高衰减率和底床软泥体输移速度，并与有关的实验测量数据进行比较。     

不同流变模型下的淤泥与波浪相互作用规律

建立波浪在淤泥质底床上传播的理论模型并对其进行求解,讨论了淤泥质河口海岸中淤泥与波浪的相互作用规律,包括波浪作用下的淤泥输移规律以及波浪在淤泥质床面上传播过程中的衰减现象.根据计算得出不同底床密度下,水层和泥层的流速和压强分布,分析波浪衰减的影响因素,针对3种不同的淤泥流变模型(黏性流体模型、幂律流体模型和黏弹性介质模...     

波流作用下大尺度圆柱周围局部冲刷深度简化数值模型

利用数模研究了波流共同作用下大尺度孤立圆柱周围的局部冲刷问题．该数模包括波浪场模型、流场模型、剪应力模型和冲淤形态模型．在数值计算中,通过分别求解缓坡方程和浅水环流方程得到波浪场和流场的分布情况,据此计算出水质点的底流速,得到底床剪切应力场的分布情况．可通过底面剪应力与泥沙起动应力的比较来调节底床的地形．计算了不同条件下孤立圆柱附近的局部冲刷情况,据此研究了波高、流速对局部冲刷的影响,发现最大冲刷深度随流速、波高的增大而增长．数模采用有限元方法,结果比较合理．     

波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床中孔隙水压力响应

利用波浪水槽试验,对波浪作用下抛石基床直立堤沙质底床的孔隙水压力响应进行了研究．试验中观测了在不同波高、周期、水深和泥沙粒径等条件下,自由底床和有抛石基床防波堤的土体孔隙水压力的变化．试验结果分析表明,随着波高和周期的增大,孔隙水压力幅值增大;随着水深的增大,孔隙水压力幅值减小．建堤后,底床中的孔隙水压力会增大,有效应力会降低,对防波堤的稳定性会造成严重影响．同时试验结果也表明,把基于Biot固结理论的多孔弹性介质模型用于研究波浪作用下海床的动力响应是合理的．     

波浪条件下植物对边界层内流速的影响

为了研究植物对边界层内流速的影响,利用波浪水槽进行了物理模型试验。在入射波为规则波、波周期一定时,不同植物密度、来波波高对植物模型近底处边界层流速分布有不同的影响。试验结果表明,植物带长度范围内的前中后3条测线流速分布规律符合理论计算的流速分布规律,但流速值更小;在波周期和植物宽度不变的情况下,随着植物密度的增加,近底流速最大值的衰减系数增加;在植物密度不变的情况下,不同波高作用下近底边界层流速最大值的衰减程度不同,波高值越大,衰减效果越明显。     

高渗透性海床对波浪衰减作用的数值分析

为研究高渗透性海床对波浪衰减的影响规律,建立了波浪与粗颗粒高渗透性海床相互作用的同步耦合数学模型.波浪域采用雷诺时均方程和k-ε紊流模型,采用PLIC-VOF法追踪波浪自由表面,采用非线性Forchheimer方程描述高渗透性海床内孔隙流场,计算分析海床参数对波高沿程衰减的影响.结果表明:随着海床厚度、粒径、孔隙率、固有渗透率的增大,沿程波高衰减加快;但当海床厚度达到1.8倍水深后,对沿程波高衰减基本没有影响;孔隙率增大到0.65后,沿程波高衰减幅度反而减小.     

水槽试验浪成沙纹的特征及控制因素

在水槽中利用周期（１．０￣１．９ｓ）、波高（８．６￣１１．７ｃｍ）不同的规则波及波群塑造了沙纹。试验指出：１、沙纹的垂向形态指数及对称性指数符合标准浪成沙纹的相应值；２、沙纹的波长、波高、陡度与波浪水质点近底床水平运动方向的轨迹直径、波浪流的无量纲切应力、沉积物的活动性参数呈函数关系；３、沙纹的对称性与波浪的底部质量输移速率和水质点近底床的水平方向运动速率的比值有关。     

滩地红树林引起的波浪衰减特性实验分析

根据中国南海红树林的外形特征,将桧柏树枝按照一定几何比例修剪,在波浪水槽中测试不同水深和波浪条件下,波浪通过不同宽度淤泥质滩地、平底有植物滩地和斜底有植物滩地的衰减率。结果表明有植物覆盖的滩地的消波效果约为淤泥质滩地的3~4倍;随着水深增加淤泥质滩地的波浪衰减率减小,而有植物覆盖的滩地的衰减率增加;植物带宽度为150cm的衰减率是宽度为45 cm时的2倍,且坡度为1∶25的斜底消浪效果略好于平底情况。选取影响波浪衰减的最主要因素水深、波高、波浪周期及植物带宽度等作为基本量,将其无量纲化,并根据实验数据进行多元回归分析,得到消浪系数公式。实验结果对建设防浪林有一定指导意义。     

碳酸钙填充聚丙烯振动剪切行为的模型

用修正的粘弹宾汉流体模型描述了碳酸钙填充聚丙烯复合材料在融熔状态下的大振幅剪切振动流变行为． 验证了在剪切应力低于屈服应力时,变形基本上是弹性的,而屈服后粘流过程显示了触变特性．在大振幅振动下,除 应变幅度和频率外,填充比和表面状况是决定流变行为非线性程度的重要因素．碳酸钙体积填充含量达到12%时,屈 服使应力响应是准周期的;当达到25%或30%时,屈服和触变很明显,非线性的应力波形变为衰减的梯形．     

用直测式毛细管粘度计测定宾汉参数

本文为测定粗颗粒有分选浆体的宾汉参数，对毛细管粘度计进行了研制。该仪器 利用隔离罐直接测定毛细管两端压力．消除了α＋β值和搅拌损失的影响．经对比试 验和理论分析，精度令人满意．     

非线性振动中地层结构参数计算模型及其优化

地震波重复反射理论计算入射波时,需要用到各层厚度、密度、横波波速、剪切模量和各层阻尼常数5个参数,对上述5个地层结构参数进行分析和优化,建立了地层结构参数模型,并用该模型进行了计算机模拟·模拟结果表明,计算的反射波与观测波能很好的拟合,为进一步研究非线性振动提供了依据·     

线粘弹性体的模型识别

为识别粘弹性介质的本构模型，建立了线粘弹性的波动方程，并给出了一维问题线粘弹性波的简谐解和识别方法，这在理论和实用上都有重要意义。     

铝土尾矿泥浆逐级堆排沉积特性试验研究

通过量筒沉积试验分析了不同浓度的尾矿泥浆沉积变化历程及泥水分离规律,并根据矿山实际生产情况开展逐级堆排沉积柱试验,获取尾矿泥浆沉积后不同深度处的物理参数,从而得到逐级堆排下泥浆沉积特性,并采用灰色关联分析法分析各参数之间的影响。结果表明：铝土尾矿泥浆沉积稳定后泥水分界面高度与泥浆含泥量密切相关,与泥浆浓度无关,推测矿山常用排放浓度30%的泥水分离比为1:1.018;各堆排层间存在“锁水”现象,含水量、密度、孔隙比、渗透系数、压缩系数和体积压缩系数等物理参数沿深度方向上存在逐级分段、各级相互独立的特性;且各物理参数之间存在相互影响的复杂关系,其中含水量对其它物理参数的影响显著,含水量对密度、孔隙比、渗透系数、压缩系数的关联程度依次为：0.945、0.952、0.856、0.889。     

考虑基岩作用的圆形粘弹性地基振动分析

针对Merchant粘弹性本构模型，从轴对称饱和地基动力方程出发，运用Hankel积分变换，研究了粘弹性地基的竖向振动问题，获得了位移、应力、孔隙水压力及渗流量的积分形式解．并由此结合数值算例，讨论了粘弹性地基受动力荷载作用的振动特性．结果表明：地基竖向振幅沿半径呈波动衰减，粘弹性土体竖向振幅随半径变化要比弹性土体的小．     

沙漠区地震资料近地表吸收补偿方法研究

西部沙漠区地震勘探中,松散的近地表沙层导致了地震波能量,特别是高频成份严重吸收衰减,对此缺少针对性地震处理技术。为了消除近地表对地震波传播的影响,探讨了一种利用黏弹性波动方程波场延拓进行吸收衰减补偿的技术。通过微测井测量数据确定适合于工区的近地表黏弹介质模型,利用初至约束层析反演建立近地表速度模型;并根据近地表速度与品质因子的关系转换为近地表品质因子模型。最后通过基于黏弹介质的波场延拓将地表接收到的地震波下延到高速层顶,从而达到恢复地震波高频信息及拓宽有效频带的目的;该技术在实际资料应用后能有效拓宽频带10 Hz以上,取得了明显的效果。     

深水Boussinesq方程数学模型建立与验证

通过引入四参数和非线性浅水方程至Kennedy等人推导的二阶全非线性Boussinesq方程中,改善了原方程的色散和变浅性能,并通过新方程建立适合较深水域的近岸波浪场数学模型,模拟了椭圆形浅滩地形上的波浪传播变形,从数值结果和试验结果的比较上看,该模型可以很好地模拟近岸波浪场的实际问题。     

基于阻尼控制的不同底部形状振荡浮子俘能效果对比

 为优化振荡浮子式波浪能装置的能量俘获效果,针对圆柱形浮子底部的形状对装置俘能的影响展开研究,选取主流的平底、圆锥底和半球底进行计算对比。首先,建立浮子运动的频域模型;然后,通过ANSYS-AQWA对3种浮子进行水动力计算,得到3种浮子的附加质量、辐射阻尼、波浪激励力、幅值响应算子等水动力参数,对结果进行比较;最后,在频域运动模型中加入阻尼控制,研究在波浪激励下不同底部形状浮子的能量俘获效果,结果表明,阻尼控制可以明显提高浮子的能量俘获效率,半球底浮子在波浪谱较宽的工况下能量俘获效果更好,而平底浮子更适合谱峰频率在其固有频率附近且波浪谱较窄的工况。     

液压凿岩机双缓冲系统性能参数优化设计

针对以往分析凿岩机入射应力波为定值的情况,基于应力波在不同介质中传递原理,计算经过多次透射和反射到达缓冲活塞的应力波大小,并运用傅里叶级数推导入射应力波模型.采用应变片实验法测试入射应力波波形,依据实验结果对入射应力波模型进行修正.基于牛顿力学理论,构建双缓冲系统的蓄能器等效刚柔耦合模型和双缓冲机构模型.借助Matlab工具,分析缓冲活塞运动规律以及一、二级缓冲腔压力变化规律.采用多目标优化方法对双缓冲系统的性能参数进行优化,获得双缓冲系统性能参数的最优参量：缓冲流量8.5 L·min-1、环形间隙0.017 mm、蓄能器初始充气压力2.3 MPa以及工作压力7.6 MPa.     

快速液压夯动力补强效果无损评价试验研究

为了探究快速液压夯动力补强效果,对同种液压夯不同夯实次数处理过的路基开展瞬态面波无损检测,然后进行钻土取芯并开展土工试验,得到了含水率与压实度等相关土体参数随深度变化情况。基于瑞雷波波速及相关土体参数,建立了压实度经验模型,并通过实测数据进行了验证。试验结果表明：瑞雷波波速云图呈现明显的层状分布,干密度和压实度随着路基高程增加逐渐提高,在路基表面处,夯实2组的路基压实度与未夯实路基相比提高了1.95%,夯实4组的路基压实度与未夯实路基相比提高了3.13%;在路基表面处,夯实2组的路基干密度与未夯实路基相比提高了0.91%,夯实4组的路基干密度与未夯实路基相比提高了1.01%。进行瑞雷波速与原位试验实测纵向压实度关系曲线标定时考虑含水率对瑞雷波速的影响进行回归拟合,建立了相关性良好的波速-压实度经验模型,提高了基于瞬态面波的压实度检测方式精度。