海浪的数值模拟及其仿真

研究了海浪的频谱模型 .依据海浪的数学模型和海浪的频谱特性 ,对海浪反演的线性叠加法进行了研究 .大量仿真结果说明 ,线性叠加法是反演海浪的一种有效方法 .     

非线性波浪计算的一种新的自由面追踪格式

在研究数值模拟非线性波浪在平缓海滩上传播、变形时,提出了自由面追踪的一种新的格式,即对波面和速度势在自由面处进行Taylor级数展开时,假定与水平方向位置变化无关,只考虑时间增量和在铅垂方向上的位置增量,模拟计算表明,数值结果具有较好的稳定性,计算的波高值也得到了物模实验的验证。     

一种改进的快速水波模拟算法

高效快速地生成水波的模拟,一直是计算机图形学的一个课题.本文在对水波原理进行分析的基础上,并进一步改进的水波振幅计算公式和波源的绘制,从而使水波的模拟更精确,更具有实时性.实验表明,该系统能够以较快的速度,高度真实感地生成水波运动的图像.     

水波传播的无网格数值模拟

在水波传播的数值模拟中采用了一种基于配点和径向基函数的无网格方法.采用Laplace方程的基本解作为径向基函数,将源点布置在模拟波浪场之外,沿边界布置配点而不是划分网格,从而自动满足控制方程,且不存在奇点,不需要求解积分方程.数值造波采用给定入射波面和速度势的方法,数值消波综合采用阻尼层消波和Sommerfeld辐射条件,非线性自由面的演化追踪采用二阶Taylor级数展开式.对线性规则波和非线性三阶Stokes波的模拟显示,数值结果与理论解吻合良好.表明无网格方法不但形式简单、计算速度快,而且稳定性和准确性令人满意,有望成为水波模拟问题的一种有效的数值方法.     

一种非线性动力学系统数值模拟的新方法

给出了应用ＭＡＴＬＡＢ语言动态仿真工具－ＳＩＭＵＬＩＮＫ对非线性动力学系统进行数值模拟的方法,以典型的非线性动力学系统－ｖａｎ ｄｅｒ Ｐｏｌ方程、Ｄｕｆｆｉｎｇ方程和Ｌｏｒｅｎｚ方程为例进行了说明。     

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。     

抛物型缓坡方程的数值模拟

对抛物型缓坡方程使用阵求解。将复型方程实部,虚部分离,并在实数域求解。使用Ｃｒａｎｋ－Ｎｉｃｏｌｓｏｎ格式将方程离散,进行矩阵迭代求解。     

基于频谱的海浪实时模拟

基于海浪谱皮尔逊一莫斯科维奇谱(P-M谱),提出了一种新的海浪实时模拟方法,该方法考虑了海水深度对波形的影响,并通过纹理映射、材质设置、光照、色彩融合等渲染技术实现了海浪造型及动态显示.实验表明该方法在波浪模拟的简易性、实时性与真实感方面均取得不错的效果,适合各种深度的海洋波浪模拟.     

三维随机海浪模拟研究

三维随机海浪的模拟对于研究海浪的本质特征以及海浪对船舶结构物的作用等问题有重要意义。讨论了基于海浪谱特性模拟海浪的方法,对线性叠加原理的两种方法(频率等分法和能量等分法)的优缺点进行了分析,采用能量等分法对三维随机海浪进行了模拟,并给出了三维随机海浪的仿真结果。     

基于频谱的海浪实时模拟

基于海浪谱皮尔逊—莫斯科维奇谱(P-M谱),提出了一种新的海浪实时模拟方法,该方法考虑了海水深度对波形的影响,并通过纹理映射、材质设置、光照、色彩融合等渲染技术实现了海浪造型及动态显示实验表明该方法在波浪模拟的简易性、实时性与真实感方面均取得不错的效果,适合各种深度的海洋波浪模拟     

波群的数值模拟和物理模拟

基于现场实测资料,给出了一个波包谱的经验公式,在此基础上建议了波群的数值模拟和物理模拟方法,可按指定的波谱和波群特征参数,数值模拟和在实验水槽中制造出所要求的波群,得到了满意的结果。     

一种基于邻域传播的水波模拟方法

采用一种简化的物理模型描述水面,应用细胞自动机中邻域传播的思想,把水波控制方程转换为空间离散变量间相互作用,从而能够快速稳定地求解水表面的高度场.采用一种基于内外参数分离的控制策略,实时地调整参数,以实现各种水波形态的模拟需要.最后,通过纹理投影的方法模拟水中光线反射与折射,以增加真实感效果.实验表明:该方法能够快速真实地模拟各种形态的水波运动.     

非线性不规则波的数值模拟

根据波动方程得到了二阶非线性不规则波的模拟公式，以及二阶波谱的计算式； 探讨了有限水深不规则波的数值模拟方法。利用波浪槽中实测的波谱和理论谱分别计 算了二阶谱，并对不规则波时间序列进行了数值模拟．结果表明，二阶谱对实测谱的影 响主要发生在二倍谱峰频附近及低频区附近；二阶模拟对线性模拟有一定改善作用，     

浅水中非线性波浪传播过程的数值模拟

采用混合的欧拉-拉格朗日法计算波浪传播问题；用0-1混合边界元法求解流场边界的速度势与法向速度；用非线性波浪自由表面边界条件的时间过程积分来推算游泳演变过程；并在远端辐射边界采用阻尼层数值消波技术，以消除远端边界对波浪的反射作用，数值结果给出了波浪传播过程中的形态并与线性波浪作了比较。     

随机波波生流的数值模拟

为了更合适地反映实际海浪的随机性,作者采用随机波折射－绕射模型和波生流模型对近岸海域中的波生流进行数值模拟,探讨不同条件下随机波波生流的流场结构。通过计算发现除地形对随机波波生流有明显影响外,波生流的大小同入射波高及波浪破碎关系密切,其流向特别是离岸流的位置与入射波向有关。     

非线性波浪的数值模拟

为快速有效地模拟三维波浪问题,采用高阶谱方法建立了完全非线性波浪的数值计算模型.高阶谱方法是将速度势函数展开成Fourier级数的形式,通过快速Fourier变换求其空间导数,具有很高的计算效率和精度.把数值结果与五阶Stokes波理论解和聚焦波实验结果相比较,并计算了初始面升高引起箱体内液体运动问题,验证了所建立的数值计算模型的有效性.     

一类弱非线性波浪数值模型及其适用性分析

研究了一类含弱非线性的改进型Boussinesq水波方程,在非交错网格下,利用有限差分法建立了混合四阶Adams-Bashforth-Moulton的预报校正格式的波浪数值模型。在数值模型中,关于空间一阶导数差分格式采用四阶精度、二阶导数差分格式采用二阶精度。针对波浪的一维、二维传播变形问题进行了数值计算,并通过与相关实验结果对比分析考察了该数值模型的适用性。     

非线性悬架动力学数值模拟和性能评价

介绍了采用Runge—Kutta法求解二阶微分方程组的方法,并用于悬架系统弹性元件、减振元件非线性的5自由度车辆动力学系统的求解．对简化的非线性和线性两种车辆动力学系统情况进行了建模和仿真,表明采用等效线性法的系统性能评价产生较大的误差．对于目前汽车悬架系统广泛采用的非线性弹性元件和减振元件,必须采用非线性技术对系统进行分析与评价．介绍了自主开发的非线性悬架车辆动力学系统数值模拟和性能评价软件．     

非线性随机波与直墙相互作用的数值计算及统计分析

就如何应用非线性随机波及其与直墙相互作用的数学模型进行模拟计算作一叙述,通过近20种组合的波面、波压强、合压力和合力矩等运动和动力过程的模拟计算,并且对模拟过程进行了谱估计及统计分析,形成相应的“波高”、周期、极值等序列,结果表明：应用本文模式进行计算得到的非线性随机波与直墙相互作用的波动过程天然海浪特性,估计谱与理论谱参数一致,同时计算速度快、精度高。