浅水非线性不规则波数值模拟

在洪广文等提出的缓变水深、水位与流场水域中完全频散性的非线性传播数学模型的基础上,建立了非线性不规则波的计算模型。计算不规则波的主要谱参数,分析比较不同模式下不规则波传播变形的规律和差异等,得出数学模型能够较好地模拟出非线性不规则波的传播,适用于工程应用。     

频时域混合法求多浮体系统的不规则波运动响应

介绍了一种用于预报多浮体结构在波浪中的运动响应的频、时域混合法。根据确定不规则波的跨零经,用频域法求解浮体的水动力系数,并适时求解非线性描力等外力,方程求解时引入动力有限元中的增量平衡方程,利用本方法预报了由６个单体组成的中空浮动结构对波浪的运动响应,并与试验结果进行了比较,数值结果与试验数据具有较好的吻合程度。     

潜艇应急上浮运动稳定性与分叉分析

应用非线性系统运动稳定性与分叉理论和同伦延拓数值计算方法,分析了潜艇应急上浮运动的稳态响应及运动稳定性,并通过潜艇大攻角六自由度运动方程数值积分的动态仿真,验证了所得动态仿真与数值分析结果的一致性.研究了航速、升降舵、方向舵和剩余浮力及其作用位置对潜艇应急上浮运动稳定性的影响.结果表明,潜艇应急上浮运动在左右舷对称的情况下,并不限于垂直面内,可能出现横滚,在某种临界条件下,该运动可能失稳而出现分叉现象,用奇异性与分叉理论对分叉现象进行了分析,为潜艇应急上浮的操纵与控制提供了理论依据.     

不规则波作用下浮式平台对浮式栈桥运动响应特性的影响

浮式平台-浮式栈桥系统具有运输拼组快速,受海底地形环境影响小等优点,在陆-海间大规模人员、物资和装备输送中发挥重要作用。为探究浮式平台-浮式栈桥系统在波浪中的运动响应特性,基于势流理论建立了浮式平台-浮式栈桥多浮体系统的数值模型,计算了该系统的运动响应,并与水池试验的测量结果进行了对比验证。结果表明所建立的数值模型能够较为准确地反映该多浮体系统在不规则波中的运动响应特性。在此基础上,进一步研究了不同波浪谱峰频率、浪向角和桥节相对平台位置下平台对浮式栈桥运动响应的影响。分析发现：高频波浪下平台对栈桥运动的屏蔽效果较低频波浪下更优,运动响应可减少约40%~50%;迎浪状态下平台对栈桥运动的屏蔽效果优于斜浪状态;当波浪入射方向相对稳定且浪向角小于20°时,相较于将栈桥布置于近浪侧和中部的情况,平台对远浪侧栈桥运动的屏蔽效应更显著。     

不规则波与顺流相互作用的数值模拟与不确定度分析

考虑实际海域普遍存在的波流相互作用现象,研究均匀流对不规则波的波浪特性和不确定度的影响规律.首先,在上海交通大学循环水槽中开展不规则波与均匀流相互作用试验并测量波面升高时历数据;然后,基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对波流相互作用问题进行数值模拟;最后,将不规则波的有义波高和平均周期作为研究对象,...     

在规则波和不规则波作用下斜堤块体的稳定性试验研究

本文采用规则皮、不规则波和波群；试验研究了波长和波浪不规则性对斜堤护面块体稳定性的影响。结果表明，大体可取不规则波的Ｈ１／１０作为规则波的等效波高，     

颈动脉搏动波的谱分析

采用周期图法和AR参数模型法分别对颈动脉搏动波进行了功率谱分析．分析结果表明，从脉搏波功率谱的主峰及谱分布稳定性的角度来说，周期图法比AR参数模型法具有更优越的性能．     

白噪声不规则波与聚焦波的水池模拟

从推导造波板的运动规律出发,讨论了海洋工程水动力学试验中白噪声不规则波及聚焦波这2类非常规波浪在水池中的生成技术;基于实测谱修正与波谱相位聚焦,在海洋工程水池生成了品质较好的白噪声不规则波与聚焦波,并给出了这2种波浪在水池中的测试结果.通过边界元数值计算方法对水池模拟的聚焦波进行了验证.结果表明:采用所述方法可以在试验水池中生成品质较高的白噪声不规则波及聚焦波,从而为提高常规海洋工程水动力试验的精度,缩短试验时间及后续开展海洋工程平台在恶劣海况中生存能力的研究提供了技术依据.     

锥型不规则剪切波框架存在的充分条件(英文)

讨论锥型不规则剪切波系统所在空间上构成框架问题,利用巧妙的估计方法给出了锥型不规则剪切波框架存在的新的充分条件.     

海洋平台对不规则波的随机响应及在DASOS-J上的实现

本文给出计算海洋平台随机波浪响应的一个实用算法。平台被视作空间杆系结 构，海面波可沿海面任意方向传播。考虑了附连海水质量对平台动力响应的影响，并 以迭代手段修正线性化的动水阻尼。用本文的方法可以结合多级子结构手段对结构进 行凝聚以提高计算效率。该法的步骤比较简单，而且不因存在非比例阻尼矩阵或存在 靠得很近的结构自振频率而给响应量的功率谱计算造成误差。     

波浪中浮体运动与遭遇荷载计算研究

给出随机波浪运动要素及其作用下流场的分析方法和海洋结构物的运动与遭遇荷载的计算方法．关于我国沿海设计波参数的预报、非线性波流场的计算、修正的切片法和三维浮体运动与荷载的面元计算法的研究成果及其相应的计算机程序,已经部分地得到了试验和相关研究成果的验证,并获得了船舶与海洋结构物设计工程的应用．     

不规则地形波散射的混合方法研究

采用了一种波函数级数与有限元相结合的混合方法，研究在半空间或全空间中任意开挖地形或局部不均匀介质在入射地震波作用下的动力反应。用简便的有限元方法模拟包含不均匀介质的近场，均匀无限远场用一系列波函数级数来表示。对于半空间问题，在延伸至无限远表面上强令一些点满足应力自由条件。计算结果与所获得的解析值比较吻合。     

潜艇垂直面运动突变分析

为研究潜艇垂直面操纵运动的稳定性,针对潜艇非线性动力学模型,采用分叉与突变理论分析失稳现象发生的机理.利用中心流形理论将潜艇运动方程约化到包含原系统全部动力学特性的低维系统,对静态分叉引发的状态突变进行定性分析,并通过数值仿真进行验证.结果表明,潜艇垂直面运动模型在强机动下将发生极限点分叉并导致系统状态在分叉点处产生突变.此现象揭示了潜艇动力学模型中非线性项的影响,有助于潜艇操纵控制系统的设计.     

局部气垫双体船在规则波中的运动研究

结合模型试验和数值计算两种方法研究了局部气垫双体船在迎浪规则波中的运动.首先,通过模型试验对气垫压力进行监测,记录了其随波浪的变化情况,并与其他参数进行对比,得到了不同运动随波浪的变化规律;然后,采用数值计算方法对其在波浪中的运动响应进行预报,记录了气垫舱室内的速度矢量和自由液面变化,并将计算结果和试验现象进行对比分析.结果表明:气垫压力随波浪的周期性变化规律与升沉、纵摇运动相反,与加速度相同;数值计算能够对各个运动的周期性振荡进行合理的预报,且各运动参数的幅值响应在高频区具有相当的精度,但数值计算对纵摇响应的预报误差较大,须要改善气囊形式提高精度.     

非线性不规则波二阶分离模型

基于二阶波势流理论,建立了一个非线性不规则波浪二阶分离模型．通过求解频域内一、二阶成分之间的传递函数,建立起二阶项求解关系式,将二阶项变换到与一阶项同一个傅里叶频域空间,采用Newton-Raphson迭代方法分别求解出目标波浪中一阶、二阶和频与二阶差频．利用所建立模型分别对规则波和二阶非线性不规则波进行了数值验证,并对波浪非线性的影响进行了分析,典型数值计算结果表明模型是有效的．     

海底管线自沉过程研究

海底管线的稳定性是海底管线研究的重要内容之一.通过有限元软件ABAQUS,应用Mohr-Coulomb塑性模型,模拟海底管线自沉过程.通过进行海床土体初始地应力平衡、设置管土接触的方法,建立海底管土相互作用模型,分别计算了管线在自重和波流载荷联合作用下的管线变形及土体沉降量.计算结果显示,管线自重和波流载荷对管线的弯曲变形影响较大,对土体沉降量影响较小.同时通过对比模拟研究,发现管线水下重量、外径,土体粘聚力、内摩擦角都对土体沉降量有不同程度的影响,影响的大小程度取决于土体是否进入塑性屈服状态,参数的改变使土体越容易发生塑性屈服,土体的沉降量越大.     

不规则波浪入、反射波时域分离方法

波浪的反射分析是波浪与建筑物相互作用研究中的重要课题。利用数字滤波，建立了时域分离入、反射不规则波的计算方法。数值试验结果表明，该方法可以给出入、反射波浪的时间过程，是建立吸收式造波机以及数值计算模型中吸收式入射边界处理方法的基础。     

新型沙漏式浮体的垂荡运动响应特性分析

为了解决传统船型和圆柱筒状浮式生产储油系统(FPSO)的性能局限问题,提出一种具有沙漏式浮体的新概念FPSO.以沙漏式浮体的垂荡运动性能为目标,基于频域势流理论计算浮体的水动力参数,考虑浮体垂荡运动黏性阻尼和非线性静水回复刚度,建立浮体的垂荡运动方程.采用龙格-库塔数值迭代算法求解新型FPSO的垂荡运动响应,并且据此分析黏性阻尼和非线性刚度对沙漏型浮体垂荡运动性能的影响,以期为新型沙漏式FPSO的主浮体外形设计提供参考依据和准则.     

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．     

海冰在波浪中纵向运动的试验研究

为了研究海冰与波浪的相互作用,以单块非冻结模型冰为基础,通过试验研究了独立海冰的纵向运动,并与斯托克斯漂移进行对比.结果显示:海冰的纵向运动包括纵向平移运动和纵摇运动,平移运动可以分解成纵向的漂移运动及纯粹的纵荡运动;海冰的厚度、波长及波陡都会在一定程度上影响海冰的纵向运动.通过计算发现斯托克斯漂移与试验测量值随波陡的变化规律是一致的.