波浪在V形贯底式防波堤上绕射的解析研究

给出了V形贯底式防波堤对波浪绕射计算的解析方法．假定防波堤刚性、薄壁、不透浪,水深恒定．假想存在一个圆柱面,把流场划分为3个区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,在它们的公共边界上进行匹配．匹配的原则是公共边界上速度、压力连续,得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高．通过与已有的平直岛式防波堤绕射解析解比较,说明该方法是正确可靠的．数值结果给出了不同入射波频率及防波堤两臂不同张角时防波堤周围波幅的等高线图．结果表明：V形贯底式防波堤具有很好的防浪效果,通常情况下,掩护区域内的波高仅为入射波波高的20％～50％．     

波浪在圆弧型浮式多孔介质防波堤绕射的解析

为研究圆弧型浮式多孔介质防波堤的防浪效果,给出了圆弧型浮式多孔介质防波堤对波浪绕射计算的解析方法。假定防波堤刚性垂直薄壁、空间固定、水深恒定。假想存在一个圆柱面,把流场划分为内外区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,然后在它们的公共边界上进行匹配。匹配的原则是公共边界上速度连续、压力连续,从而可得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高。数值结果给出了不同入射波波长及防波堤不同垂向沉深和不同孔隙率时防波堤周围波幅的等高线图。结果表明,圆弧型浮式多孔介质防波堤的防浪效果与入射波波长和防波堤的垂向沉深及孔隙率密切相关。     

有限水深慢船理论及波阻计算

本文推广E.Baba的无限水深慢船理论,建立了有限水深慢船理论.基于低速与量级假定,将总速度势Φ分为合模势(?)_r和波动势(?),分别给出了各自的表达式,进而推导了有限水深兴波的波高、波阻公式.编制了波阻计算程序,并以半浸圆球为例进行验算,计算了Series 60船型在8种水深时的波阻.理论分析和数值计算表明:当水深趋于无穷时,本理论与Baba理论是一致的.     

无限水深内完全非线性数值波浪水槽建立

基于无旋、不可压的势流理论,利用高阶边界元法建立了一种可应用于无限水深的无粘三维完全非线性数值波浪水槽.研究中,自由水面条件为完全非线性边界条件,进而可以模拟任意强的非线性波浪.将镜像格林函数应用到无限水深的数值波浪水槽中,以至于两水槽侧壁可以排除于计算域外.为了产生相应的入射波和吸收出流波浪,一个由点源组成的造波装置被布置在计算域内,同时在出流边界布置人工阻尼层来吸收出流波浪.线性的和完全非线性数值实验验证了所建立的数值模型可以用来产生无限水深的任何指定波浪,计算结果与解析解吻合得很好,且在出流边界没有反射.     

关于二阶波浪绕射势稳态解边值问题

对有限水深情形下多色波场中任意形状三维物体的二阶波浪绕射问题.视正弦扰动速度势为某一恰当初值问题的稳态解,并以波陡为小参数,采用正则摄动展开法,导出了一阶与二阶绕射问题的摄动方程,进而利用Laplace变换和Tauber定理,给出了隐含有恰当的远场辐射条件的二阶稳态解边值问题的提法.     

圆弧型浮式防波堤防浪效果的解析研究

给出了圆弧型浮式防波堤防浪效果计算的解析方法.假定防波堤刚性垂直薄壁、空间固定和水深恒定.假想存在一个圆柱面,把流场划分为内外区域,在每个区域上将速度势用特征函数展开,然后在它们的公共边界上进行衔接.衔接的原则是公共边界上速度连续、压力连续,从而可得到关于未知系数的一组线性代数方程组,解出未知系数,即可求得流域中任意一点的速度势和波高.数值结果给出了不同入射波波长及防波堤不同垂向沉深时防波堤周围波幅的等高线图.结果表明,圆弧型浮式防波堤的防浪效果与入射波波长和防波堤的垂向沉深密切相关.     

轴对称势流有限元分析及附加质量计算

本文将文献[1]中给出的物体在无界流体中运动时的附加质量公式推广到有界空间和半无限空间中;对于三维和轴对称流动,提出了以势函数泛函J{φ}表示的附加质量极大值原理;推导了轴对称线性三角形元的影响系数矩阵和输入向量公式;计算了圆球在无界和半无限空间中的相对速度势、绝对速度势和附加质量系数。计算结果与理论值比较,具有好的精度。     

有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力的实用算法

提出了有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力（矩）的一种实用计算方法．在Ｓｔｏｋｅｓｎ阶绕射波速度势已定条件下，用此法可对ｎ＋１阶水波所致波浪载荷进行积分形式的工程估算．实算中对慢收敛的无限自由表面积分可采用数学上的渐近方法化简运算；对直立圆柱第２阶波浪力的实算结果与有关实验数据吻合良好．     

波浪剩余动量流垂向分布研究

将垂向考察区域分为波谷以下部分、波谷至平均水面部分以及平均水面以上部分,应用线性波理论,分段推求波浪剩余动量流沿水深分布函数.建立任意波向角时波浪剩余动量流各分量的计算表达式,给出深水及浅水条件下的渐近表达式,探研波浪剩余动量流的垂向分布情况.取波向角为30°分别计算深水、过渡水深及浅水条件下波浪剩余动量流的垂向分布.结果表明:波浪剩余动量流各分量沿水深并非均匀分布,而且各分量分布情况不尽相同;从波面到海底,存在反向变化的现象;浅水条件下,波谷以下部分所占比例相当可观.计算成果与实测资料和研究分析结果是一致的.     

畸形波作用下海洋平台小尺度杆件波浪荷载分析

为准确计算复合结构中小尺度杆件上的波浪荷载,不仅要考虑入射波浪作用,还应该考虑大尺度结构物对波浪的绕射以及辐射影响.以畸形波对固定圆柱作用产生的绕射场为例,用Morison公式计算绕射场作用下细小杆件的波浪荷载.用高阶边界元法建立波浪对结构物作用的时域计算程序,利用积分方程求域内水质点由绕射势产生的速度和加速度.结果显示,在一定波浪条件下,杆件上的总波浪力为入射波浪力的1.2倍.因此,在工程中应充分考虑复合结构中由于大尺度结构物存在产生的绕射和辐射作用对细小杆件的波浪力.     

非均匀弹簧界面模型下柱形夹杂物的SH波散射

为了研究SH波对非均匀弹簧界面模型下单个柱形夹杂物的散射问题,通过对界面的离散,解决了在非均匀弹簧界面模型下,波函数正交性条件不能利用的难题,从而将边界条件归结为一个超定线性代数方程组,求解该方程组可求得波函数展开系数.针对Ge-Al复合材料,通过适当选取弹簧常数的周向分布,解决了含裂纹界面的弹性波散射问题,计算了散射...     

光栅衍射问题数值计算的最小二乘方法

针对光栅衍射问题提出一种最小二乘算法. 在计算区域简单剖分的基础上, 选取平面波函数近似解的局部性态, 并利用Rayleigh展开的有限项截断近似解在无穷远处的性态. 结果表明, 该方法适用于一般形状的衍射光栅和大波数情形, 应用过程简单, 所需剖分单元少, 收敛速度快. 数值实验验证了算法的有效性.     

N-维无限深球势阱中Klein-Gordon方程和Dirac方程的解

精确求解了N-维无限深球势阱中的Klein-Gordon方程和Dirac方程,结果表明:在N-维无限深球势阱中,Klein-Gordon方程和Dirac方程的径向方程在形式上与非相对论中的三维中心场的径向方程一致,均为贝塞尔方程。通过求解Bessel方程,任意束缚态的本征函数已被获得,其解可用通常的球贝塞尔函数表示。利用径向波函数在r=a处的连续性条件,其相应的能谱公式也被发现.对于Klein-Gordon方程:En2r,l′=m2 xn2r,l′/a2,而对于Dirac方程,则En2r,l′=-m2 m2a2 xn2,l′/a2.     

半无限大无耗介质平板的一致性几何绕射公式

给出了ＴＥ平面波被半无限大无耗介质平板绕射的新一致性几何绕射公式．与一般的一致性几何绕射公式相比，新公式具有推导严格、形式简洁的优点．     

分层海洋中大直径桩柱的波浪力

研究了在两层流体中大直径桩柱的水动力特性。基于分离变量方法，建立了绕射势的级数解，导出了作用于大直径桩柱上的绕射力的计算公式。与单层流体不同的是，对两层流体，由于内波的存在，作用在大直径桩柱上的绕射力，除了自由表面波绕射力外，还存在内波绕射力的作用。对所建立的绕射力的求解模型进行了数值模拟，并与单层流体的情况进行了比较，得到了一些有意义的结果。     

带航速三体渡驳水动力特性频域分析

为了研究带航速三体渡驳在波浪中航行时的水动力特性,以及航速和环境因素对其幅值响应算子的影响,根据势流理论和波浪辐射/衍射理论分析了有航速三体渡驳的波浪激励力及水动力系数,进而利用AQWA求解了三体渡驳的幅值响应算子,得到了不同航速、水深及遭遇浪向条件下三体渡驳各自由度幅值响应算子随波浪圆频率的变化曲线。计算结果表明:航速越大纵荡幅值越小、纵摇峰值越大,水深越浅垂荡幅值越小、纵摇峰值频率越低,当水深吃水比大于20后即可按照无限水深来计算其幅值响应算子;遭遇浪向对各自由度RAOs均有较大影响,其中艏斜浪或迎浪航行对三体渡驳的运动较为有利。     

半波带法在分析光栅衍射中的应用

在半波带法分析光栅衍射和半波带法分析单缝衍射二者之间对比的基础上,提出了用半波带法分析光栅衍射是可采用的简便方法。半波带法是处理子波相干叠加的一种有效途径,惠更斯-菲涅耳原理要求对波面作无限分割,而半波带法则用较粗糙的分割来代替。虽然半波带法不够精细,但是可以较为简明地得出衍射图样的某些特征。     

工程场地随机地震波动分析方法

研究了在随机地震波源激励下确定性介质工程场地的随机波动分析问题。基于随机振动理论与无限域波动有限元分析，提出了一条考虑随机激励的波动分析途径，从而将随机振动分析由一般能量封闭系统扩展到能量开放系统。利用这一方法，可以得到工程场地地震动的统计信息。所编制 的程序与相应的Monte Carlo模拟结果符合良好，表明了该方法的有效性。