风帆构型波浪滑翔器局部路径规划研究

风帆构型波浪滑翔器（sailboat architecture wave glider,SWG）是一种新型单体式欠驱动海洋观测平台。相较于传统波浪滑翔器,风帆构型波浪滑翔器以海洋可再生能源—风能与波浪能为动力,克服了机动性能弱和抗流能力差等缺点,有效实现持续动能转换,执行面向大范围海域快速巡航等任务。考虑到风帆构型波浪滑翔器对风场环境的依赖性,传统路径规划方法对风帆构型波浪滑翔器的适用性很低,因此本文提出了一种适用于风帆构型波浪滑翔器在风场环境下的局部路径规划算法。算法通过改进引力势场与斥力势场,克服了传统人工势场算法中机器人无法到达靠近障碍物的目标点和碰撞远离目标点的障碍物的缺陷。算法引入了一种风势场,使算法针对不同风场规划出不同的路径,并且规划路径满足风帆构型波浪滑翔器的运动学约束。最后通过MATLAB仿真和海试实验,验证了所提出的局部路径规划算法对风帆构型波浪滑翔器的适用性。     

基于T型水翼模型优化的穿浪双体船仿真研究

以某一特定穿浪双体船为研究对象,基于计算机流体动力(CFD)仿真软件,模拟了船体在不同海况和航速下的运动响应,通过对缩减船的纵向运动程度的分析,初步确定了T型水翼的安装位置为距离船艏9~39 m处,并对不同安装位置和不同立柱高度的T型水翼进行了水动力仿真,依据T型水翼的减摇原理以及对其在不同条件下升力系数曲线的分析,得到了受船体约束的T型水翼的最佳安装位置为距离船艏29 m及最佳立柱高度为2.55 m.结果表明:与船体相适配的T型水翼减摇效果显著,有效地改善了穿浪双体船的耐波性能.     

基于三维水动力方法的三体船连接桥波浪载荷计算分析

文章应用三维水动力分析方法进行三体船连接桥波浪诱导载荷的研究工作,建立三体船水动力分析面元模型,计算三体船在迎浪状态下零航速和中低航速运动响应,并与三体船拖曳水池模型试验结果进行对比,证明了此计算方法的可行性。通过计算,探讨了三体船连接桥波浪载荷随航速和浪向的变化规律及特点,并对连接桥的波浪诱导载荷量级进行了一定的分析,计算结果对于提高三体船耐波性能和加强三体船的强度校核有重要的参考价值。     

波浪滑翔器编队避障方法

波浪滑翔器是一种可以长期工作的新型海洋机器人,主要应用于海洋环境的探测与数据采集。波浪滑翔器编队可以扩展单台设备的能力,同时提高任务的效率。利用领航跟随者法结合人工势场法,提出了多波浪滑翔器编队避障方法。通过领航跟随者形成波浪滑翔器编队的同时引入间距势能场,来实现编队队形的保持。人工势场作用下的波浪滑翔器编队被视为一个虚拟的多体系统,受到来自人工势场的虚拟力的约束。针对人工势场法的局部最小域问题,引入沿障碍物切线方向的引力,打破平衡状态,解决了局部最小域问题。最后通过仿真实验验证了所提方法的有效性。     

半浸状态下高速滑行体对波浪诱振的动力分析

针对高速滑行艇海豚不安定运动以及在波浪中的运动理论预测问题,因其运动微分方程式繁杂而且有许多假设和前提,需要在大型计算机上计算。应用简化了的高速滑行体模型在静水中滑行的升沉和纵摇运动的微分方程,提供了对不变侧缘角的高速滑行体在规则波浪中运动的动力分析方法。假定波长比滑行体长且滑行速度保持不变,通过对滑行体的流体诱振微分方程式的求解,得到其诱振响应的解析表达式。经验证,滑行体模型的理论计算与实验结果吻合较好,且计算简便。     

动力定位船舶的波浪扰动建模与仿真

为有效量化波浪对动力定位船舶的作用,建立波浪扰动的数学模型,进而基于Matlab/Simulink建立波浪扰动的仿真平台,计算任意浪高和浪向条件下的海洋环境对动力定位船舶的波浪扰动力和力矩.以一艘供给船为例,设定不同的浪高、浪向,预报波浪扰动作用力和力矩对船舶的影响,仿真结果证明了该波浪扰动数学模型的有效性.该仿真平台可用于船舶动力定位系统控制器设计的验证,以提高船舶动力定位控制系统在恶劣环境下的可靠性和鲁棒性.     

超大浮体的多段梁模型特性分析

为分析超大型浮体的水弹性响应特性,以某超大型浮体为研究对象,通过建立多段梁模型,并利用ANYSY软件进行结构干模态分析,利用流体分析软件求解得到结构的水动力系数,最后通过水弹性计算程序对超大型浮体在不同浪向、不同波长波浪作用下的水弹性响应进行了研究。同时,为分析超大型浮体连接件刚度的影响,对不同连接件刚度下的水弹性响应进行了对比分析。计算结果表明,长波作用下浮体的刚体作用占主导,而在短波作用下弹性变形占主导;浮体对波浪的浪向较为敏感,但弹性变形的最大值一般出现在波长接近于浮体在波浪入射角方向上投影的长度时,浮体的水弹性响应对连接件的刚度较为敏感。     

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。     

多灾害作用下特大桥梁深水基础动力稳定性分析

以拟建的琼州海峡大桥深水基础为研究对象,考虑地震力、船撞力、波浪力等多种灾害因素,采用有限元动力分析法对深水基础位移响应进行分析,探讨其动力响应特性.结果表明:深水基础在地震力作用下基本为同向运动,并发生较大的水平位移,100年超越概率4%(E2水准)时位移最大达24.4cm.船撞力作用下,水平位移达15.1cm;波浪力作用下,水平位移达10.8cm;群桩在动荷载作用下响应复杂,由于土体的约束以及上部大刚度沉井的惯性力作用,桩身及上部沉井相对位移较大,导致桩头部位发生明显的应力集中.计算结果可为今后特大桥梁深水基础,尤其是为琼州海峡大桥深水基础的设计提供参考.     

基于水翼船纵向姿态估计的自适应观测器设计

针对水翼双体船在随机波浪作用下的不确定性、非线性和随机性,设计了一种不确定随机非线性系统自适应观测器来对水翼船的纵向姿态进行估计。首先建立水翼双体船在波浪中运动模型,然后在此基础上设计自适应观测器,最后,针对不同典型海况、航速、浪向进行仿真实验研究,结果表明:设计的水翼双体船自适应非线性观测器对于水翼双体船的纵向姿态估计是稳定可行并且有效的,能解决水动力系数的不确定性。     

摇板式造波机性能实验研究

通过改进后的水池造波系统对工程中常用的规则波和二维非规则波浪的模拟试验，研究了该造波系统的最大造波能力、波浪总谐波变形以及对随机波浪谱的模拟精度等波浪模拟性能．测试数据表明，该造波机控制系统经过技术改进，恢复了二维规则波的模拟功能，提高了造波品质，完全满足船模耐波性试验的要求，可应用于实际工程项目之中。     

单一过程波浪变形和爬高试验研究

为计算浅水区和破碎带内波浪变形的数学模型提供验证数据,介绍了关于孤立波和单波群（这里统称为单一过程波浪）的变形和爬高的试验研究成果。这些数据是水槽试验无法得到的,试验结果有可能引起本领域内科研工作者们的兴趣。     

K(n,-n,2n)方程的行波解

利用动力系统分支理论和定性理论研究了$K(n,-n,2n)$方程的行波解及其动力学性质. 结合可积系统的特点, 得到系统的孤立行波解,不可数无穷多光滑周期行波解和不光滑行波解;并根据行波解与相轨线间关系,揭示了不同类型行波解间转变与参数变化的关系.     

一个非线性Drinfeld-Sokolov系统的行波解分支

用动力系统分支理论研究一个非线性Drin feld-Sokolov系统,证明该系统存在扭子波、反扭子波、孤立波和无穷多光滑周期波解,获得在不同参数条件下上述解存在的充分条件及其精确表达式.     

广义水波方程组行波解的分支

应用动力系统分支理论,研究广义水波方程组行波解的分支.在固定的参数条件下给出广义水波方程组的孤立波、扭结(反扭结)波解的精确表达式,并证明该方程组存在不可数无穷多个周期波解.     

上海海域风浪谱分析与研究

根据上海海域四个测点的11300多且实测波面记录，经初谱估计和分析，筛选出拟合样本280多个，并求得各测站的标准化平均样本谱及4个测站的综合平均样本谱。结果表明上海海域的风浪谱都呈现双峰谱型，且其低频部分的能量比重约为15％－20％。因此，经过多种拟合计算分析后认为：该海域拟采用JONSWAP谱与三参数谱联合或者五参数谱与三参数谱联合进行拟合较为合适，同时提出了适用于上海海域的双峰谱型及其相应参数，可作为上海海域沿海建筑物的不规则波设计的备选谱型，对我国其他类似海域也有一定的参考价值。     

柱坐标系下修正弹性应力波理论及数值分析

指出了传统的波动理论存在的一些局限性和不足。给出了修正弹性应力波理论的建立推导过程。完成了波动方程从张量状态到柱坐标系下的转换过程,得到了柱坐标系下的波动方程。建立了波动变量在加载面上与载荷及速度的关系,应力波在自由面上发生反射时边界条件对波动变量的影响。通过使用Matlab编程计算了应力波在几何模型为z方向无限长的空心圆柱结构中的传播过程以及应力波在遇到边界时的反射情况。计算结果显示了应力波随时间在结构中的传播方式,应力波在加载面上会产生2个波,即体积波和形变波,遇到边界后会反射出2个波。同时体积波和形变波的第一部分复合在一起形成一个复合脉冲以相同的波速运动。     

半波损失的本质

本文分别讨论了机械波、电磁波、物质波在两种介质的分界面正入射传播时产生半波损失的本质.     

近海近岸海浪的研究进展

从海浪谱、风浪及涌浪的预报方法、卫星海洋学及资料同化在波浪计算中的应用、增减水和环境流对波浪相互作用5个方面对近海近岸波浪的研究成果进行了较为系统的归纳总结和评述。在此基础上分析了近海近岸海浪研究的发展趋势，提出今后的研究方向。     

波浪在浅水中运动及破碎的数值研究

在一维的Boussinesq方程中引入表面翻滚的概念，通过附加迁移动量项来考虑浅水中的波浪运动以及破碎情况，建立数学模型。利用此数学模型对Airy波和孤立波在浅水中运动以及破碎情况进行模拟，得出的结果与Schoiffer和Goda的结果比较，吻合良好。