浮体浅水非线性波动问题的Boussinesq方程求解方法

提出一种求解浮体波动问题的新方法，即将浮体与流体接触的物面作为自由表面处理，Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程用于此类问题的全域直接求解。为验证其可行性，计算了浅水孤立波对固定浮体的反射与透射问题，与已有结果吻合得很好，表明新方法是可行的。     

椭圆余弦波在工程上的应用

本文扼要地介绍了椭圆余弦波理论的主要结果．利用这些结果分析了浅水波浪的水面流速和水底流速与微幅波理论的差别．得出了一些有意义的结论。 文中给出了应用椭圆余弦波理论计算浅水中波浪传插时的变形——波高浅水系数们及波长浅水系数 ＫＬ的程序框图．将按此程序计算的结果与微幅波理论进行比较，分析了它们的差别，从而得到了一些有意义的结论． 为了便于工程设计应用，文中提供了计算椭圆余弦波要素的关系曲线。     

地球流体中的非线性Rossby波

本文将半地转近似和行波法结合起来,研究了地球流体(大气和海洋)中的非线性Rossby波。结果表明,地球流体中的非线性Rossby波满足KdV方程,其有界周期解为椭圆余弦波。在一定的条件下,椭圆余弦波退化成孤立波。     

离散的非线性Ablowitz方程的Jacobi椭圆函数解

本文基于Jacobi椭圆函数展开法求解离散的非线性Ablowitz方程,得到包含Jacobi椭圆正弦,Jacobi椭圆余弦,第三类Ja-cobi椭圆余弦的周期波解并表明在极限情形下得到孤立子解。     

(3+1)维Boussinesq方程的可积性及新相互作用解

借助符号计算软件Maple证明了新的(3+1)维Boussinesq方程具有相容正切可积性,通过选取该方程的相容性条件方程的不同形式的解,得到了新的(3+1)维Boussinesq方程的孤子与其他波的相互作用解,如简单孤子解、孤子与椭圆余弦波作用解和共振孤子解,并给出了孤子与椭圆余弦波作用解和共振孤子解所对应的图形.     

矩形浮体靠近潜堤时水平作用力分析

采用特征函数展开及边界匹配方法对矩形浮体靠近潜堤时流场进行计算分析,获得浮体所受流体作用力.通过改变浮体与潜堤距离以及潜堤高度,获得不同入射波频率下作用力变化规律.浮体与潜堤之间水域透射波与反射波叠加造成自由面剧烈变化,同时,浮体所受作用力在共振频率处发生振荡.对比分析表明,本文提出的计算模型能够用于浮体靠近潜堤时的水动力分析.     

浅海结构物波浪力计算及实验研究

应用椭圆余弦波理论、双曲波理论及孤立波理论对作用于浅海海洋结构物的波浪力进行了计算 ,并在造波水槽中进行了波浪力及波压力实验研究。运用实验结果对传统的计算方法进行了修正 ,提出了静水面以上波压力的修正公式。研究表明 ,应用椭圆余弦波理论和双曲波理论计算理论波压力并对其进行修正 ,再将积分上限取为瞬时波面 ,积分后得出的波浪力与实验结果很接近。     

耦合Burgers方程的CTE可积性及精确解

借助符号计算软件Maple,利用CTE方法验证了耦合Burgers方程的CTE可积性,得到了耦合Burgers方程的孤子和其他波的相互作用解,包括孤子和椭圆余弦波作用解、共振多孤子解、孤子和误差函数波作用解、孤子和有理波作用解、孤子和周期波作用解.最后给出了孤子和椭圆余弦波作用解及共振多孤子解所对应的图形.     

三维无反射数值波浪水池及波浪与结构物相互作用的模拟

基于不可压缩黏性流体的N-S方程,采用质量源造波法建立了三维无反射数值波浪水池,并成功地模拟了波浪与浮体的相互作用问题.该数值水池中间为质量源造波区和工作区,两端为消波区,以避免由边界引起的二次波浪反射.数值模拟规则行进波传播,波浪与贯底直立墙壁、矩形浮体、多浮体相互作用,并与边界法数值水池造波以及相关理论、试验结果进行了比较.研究表明,质量源法数值水池较好地模拟了波浪传播及在结构物前形成的驻波,克服了边界造波法无法消除二次反射波的困难,体现了无反射数值波浪水池的效果.采用数值模拟研究了波浪与并排旁靠的Wigley船和矩形驳船在不同频率波浪作用下的水动力性能,各频率上浮体所受的波浪力计算结果和试验值吻合良好,在共振频率附近比势流结果更为准确.     

斜入射椭圆余弦波对直立防波堤的波浪渗流作用

基于椭圆余弦波的浅水波理论,结合对Biot波浪渗流固结理论的推广应用,给出了固立于可渗透海床上的直立防波堤在浅水波斜入射条件下的反射波问题的数学解,并据此通过特征函数展开法推导了浅水波引起的海床内渗流压力的解析解式,同时计算了作用于防波堤底部的浅水波波浪渗流浮托力和倾覆力矩且与水平波浪力和力矩进行了比较。计算结果表明,在一定条件下,椭圆余弦波的波浪渗流载荷与波浪的直接载荷可能具有相同量级。浅水波入射角、海水和渗流条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪渗流载荷均存在一定的影响,其中对渗流倾覆力矩的影响更为明显。椭圆余弦波理论所给波浪渗流载荷的估值明显高于浅水条件下Airy波理论的对应估值,反映了水波非线性因素的影响效应。     

大气中的非线性Rossby波和Pseudo-Rossby波——(Ⅰ)正压大气情形

本文利用相角函数和常微分方程相轨线分析方法,讨论了半地转近似下正压Rossby波的存在和求解问题;结果表明:在描述Rossby波的方程中,除了具有通常意义的Rossby波解外,还存在一支Pseudo-Rossby波解;而且正压Rossby波的频率对一定的波动有一确定上界,这个上界由大气平均厚度与地理纬度确定;同时也分析了波动特征参量与拟能及地理参数间的关系.     

椭圆余弦波作用下海床的响应

根据椭圆余弦波理论,计算了在滨浅海区域波浪作用下海床表面的波压力.通过参数分析,研究了海床弹性参数、渗透性以及孔隙水的压缩性对椭圆余弦波作用下海床孔压响应的影响.研究表明：孔隙水的压缩性、海床的渗透性、剪切模量、泊松比对海床的孔压响应有明显的影响,海床的渗透各向异性对孔压响应影响较小.
     

可渗透型结构的非线性水波绕射作用问题

含孔型结构的可渗透性具有对波浪的减弱效应,研究非线性波对该类结构的绕射作用机制有重要意义。分析了椭圆余弦波、孤立波以及STOKES二阶波对可渗透圆柱群结构的波绕射问题,给出了各类波对结构的绕射势解及STOKES二阶波对结构绕射作用的积分解式。     

AB磁通对量子格气模型非线性解的影响

求出了有AB磁通时量子格气模型的椭圆函数波解 .给出了椭圆函数波的能隙、有效质量和束缚能 .指出了类自旋波和弧子是椭圆函数波的特例 ,揭示了AB磁通对孤子宽度、峰值、束缚能和有效质量的影响及AB磁通诱导的类Josephson流     

Observations on fluctuations of sound transmission and temperature field from the ASIAEX 2001 South China Sea experiment and inversion of the characterizations of internal tides (waves)

Two conclusions are obtained by analyzing the fluctuation data of the temperature field and the sound transmission in the South China Sea from ASIAEX 2001 volume interaction experiment. First of all, the peak-to-peak value of the particle vertical mean displacement due to the internal waves exceeds 40 m. Secondly, the peak-to-peak value of the sound transmission fluctuations represented by the pulse leading-edge fluctuations of the travel-time average exceeds 100 ms. Based on that, the major components of the internal waves are obtained by analyzing the spectrum of the temperature field fluctuations. The spectrum structures of the temperature field fluctuations in the across-shelf and the along-shore directions are compared respectively, and the spectrum structures of the sound transmission in such two different directions are also compared. The multi-path signals and the travel-time of the pulse are respectively used to capture the information of the sound transmission fluctuations, and their spectrum structures are compared also.     

煤矿井下无线通信传输信号最佳频率选择

研究了频率对井下电磁波传输特性的影响,采用金属波导法分析了圆形、拱形及弯曲隧道中电磁波的传输特性并给出衰减率近似公式,得出主要结论：在圆形和拱形隧道中,频率越高,衰减率越小,越有利于电磁波的传播：在弯曲隧道中,频率越高,衰减率越大,不利于电磁波的传播;通过特性曲线与井下实验数据相比较得出在900MHz左右为井下无线通信系统传输信号最佳频段。     

应力波在层状矿岩结构中传播的新算法

为考察不同形式的应力波通过夹层等岩体结构时的传输效应和能量传递效果,本文给出了一种求解应力波在层状矿岩结构中传播效应的新算法——等效波阻法。使用这种方法即可很容易地求算不同加载波形和不同矿岩结构条件下的透射效应和能量传递效果。     

带有共振耦合线性链中孤立子激发

讨论带有一般次近邻相互作用线性链的孤立波激发。说明只要相互作用的排斥部分比较谐振部分更强,线性链中ｃｎｏｉｄａｌ波和孤立子激发都可以存在。进一步考虑了较短特征长度的孤立子行为。     

三维多层流动过孤立山脉产生的山脉重力波的数值试验

利用中尺度数值模式ARPS研究了分层流动大气中的非线性山脉重力波。分层流动过孤立山脉所产生的山脉重力波的数值模拟表明,具有两层模式结构的气流过孤立山脉产生一个发散模态的拦截背风波,同线性理论模式计算结果具有基本相同的流动特征。但是具有三层模式结构的气流过孤立山脉所产生的非线性山脉重力波和大气船波表现出同两层模式结构的气流完全不同的流动特征,因非线性相互作用在山脉背风面产生了2个发散波模态的拦截背风波向山脉下游传播,具有同两层模式和线性理论模式相比更加复杂的波动特征。     

双墩柱波浪渗流力

计算了在线性波或椭圆余弦波作用下双圆墩柱波浪渗流力，讨论了双墩 柱沿波向串列和并列布置时墩柱上渗流力随墩距的变化．计算中在内域采用 有限元方法，在外域使用了本文给出的外场解．进行了双墩柱波浪渗流压力 测量的模型实验．渗流压力的计算结果与实验结果符合较好．