浅水不规则波的无网格数值模拟

采用基于配点和径向基函数的无网格数值模拟方法,建立数值海洋工程水池,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;对深水不规则波经斜坡过渡后在均匀水深浅水域中传播的过程进行无网格数值模拟和波谱的迭代修正.不规则波的数值模拟结果显示,该方法形式简单、计算速度快、稳定性好.经物理水池的造波实验验证,波浪谱、波浪参数、波浪时历都与实验结果吻合良好,并具有浅水波特征,最终模拟得到的浅水不规则波令人满意.     

Stokes波的数值生成

优良的波浪环境条件是非线性波浪与结构物相互作用问题研究的基础。给出一种在时域中模拟刚性剖面作周期运动辐射生成Ｓｔｏｋｅｓ 波的方法,为数值波浪水池试验提供高品质入射波模型。在频域中对二维二阶辐射问题作数值求解,通过对二阶辐射波传播模式的分析,找出能在水池中生成二阶意义上纯正的Ｓｔｏｋｅｓ波的造波机运动形式。利用边界积分方程的时间步进法进行非线性数值造波的模拟证实了在频域中得到的结论,在数值波浪水池中生成了稳定的带有波前的高品质Ｓｔｏｋｅｓ波。     

基于广义预测控制的主动吸收造波

通过最小二乘法支持向量机对主动吸收造波模型进行在线辨识,基于广义预测控制算法提出一种新颖的主动吸收造波策略.采用高阶边界元法与自由面混合欧拉拉格朗日模型建立二维推板造波数值波浪水槽,将预测控制器的输出作为造波边界条件,进行了不规则波主动吸收造波仿真对比试验与白噪声波谱的验证试验,并采用波浪入、反射分离算法进行分析.结果表明:预测控制器具有较好的鲁棒性和快速响应能力,对于模型试验中常用的波浪具有良好的主动吸收造波效果.     

面向海洋工程应用的数值波浪水池

采用FLUENT软件中的用户自定义函数功能和动网格功能进行造波和消波,采用VOF方法捕捉自由液面,开发了一个数值波浪水池,该水池可以生成规则波浪、按照波谱生成不规则波浪以及生成既定的不规则波波列.文中开展了网格和时间步长试验,力图找到经济精确的网格划分方案和高效的时间步长方案.文中按照Jonswap谱进行了不规则波浪的数值模拟,采用了等分能量法分解波谱的频率区间来得到组成波的圆频率,模拟结果显示计算波谱与目标波谱一致,波浪的统计特征得到了很好的体现,模拟不规则波波谱的缺点是耗时过长.由于真实海况下对海洋浮式结构物造成损坏的往往不是整个波浪时间序列,而是少数的几个大波或者波列中的波群.因此采用CFD方法准确模拟出既定的波列将会对了解极端海况下海洋结构物的损坏事故提供极大帮助.采用本文提出的方法成功模拟出了既定的极大波,这个方法的关键在于确定造波板的运动规律.类似按照波谱造波,文中将造波板处的波浪时历进行了分解,得到了若干个小振幅波,通过傅里叶级数法推导出了每个小振幅波的特征参数.同样采用水力传递函数确定每个小振幅波对应的推板振幅,之后将这些组成波对应的推板运动规律进行叠加得到了模拟不规则波波列时需要的推板运动规...     

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。     

电动造波机控制系统的研究

为在试验水池中精确模拟以“波浪谱”描述的海浪不规则波,给出了直接生成造波机运动控制所需的离散时间序列数的计算模型．基于通用计算机的开放式多轴运动控制器设计了电机伺服驱动的模拟不规则波造波控制系统,采用数字比例、积分、微分(PID)及速度前馈控制技术解决了系统所要求的高精度伺服位置控制和多电机同步控制问题,通过对离散时间序列数的样条光顺使伺服电机具有加速度连续的良好运动特性．系统的控制模型以自学习的方法对比反馈的实际波形进行输出位置量的矫正,以获得准确的模拟波浪．     

多向不规则波群传播的数值模拟

波群的模拟是与波群有关的数值和物理模型试验的前提。实际的波浪是多向的不规则波,为了在实验水池中模拟多向不规则波群,该文首先根据给定的波要素、群性参数和方向分布参数,给出了多向不规则波群的数值模拟方法,在此基础上利用有限元法求解改进的Boussinesq方程的数值计算模型,建立了数值水池在指定位置模拟所要求群性的多向不规则波的入射波浪边界条件的计算方法。典型算例表明:按照该文建议的方法确定入射波浪边界条件而建立的数值模型,可以在水池指定位置处产生满足给定群性要求的多向不规则波浪。此外,对多向不规则波群的传播进行了数值研究。     

不规则波中潜艇上浮运动的研究

采用计算流体动力学(CFD)软件中Java宏命令功能,基于ITTC双参数谱实现了迎浪不规则波的模拟,同时通过添加人工阻尼项实现了消波功能,由此构造了不规则波的数值波浪水池.对迎浪不规则波中的不同有义波高和谱形心周期展开了计算,并与目标值进行了对比,发现误差的绝对值都在4％～6％之内,有效验证了不规则波模拟的可行性.基于...     

多摇板造波水池中二维规则波的实现

海洋模拟水池用于产生各种波浪，以评价海上钻采平台的可靠性。在石油大学建立的多摇板造波水池中研究了模拟二维规则波的方法。该水池有４０个摇板，每个摇板通过链条由一个直流伺服电机驱动。电机正、反向转动，带动摇板前后摆动，在水池中产生波浪。控制电机按某种规律运行，在水池中就得到了二维规则波。     

基于边界造波法的波浪数值生成

一般边界造波法只是用来生成线性波,至于边界造波法对不规则波、孤立波和强非线性波等是否适用,并没有做过多分析与研究。基于线性波、二阶Stokes波以及孤立波的速度和波形解析表达式,采用边界造波法,借助FLUENT软件中的用户自定义(UDF)功能,通过二次开发在FLUENT中实现波浪的模拟,并对它们的数值解与解析解做出比较,以此来验证边界造波法的适用性。计算结果表明,该数值水槽能有效模拟这三种波浪。     

非线性波动方程的孤波解及余弦周期波解

利用假设待定法,求出了非线性波动方程的具有双曲正割函数分式形式且渐近值不为零的精确孤波解和余弦函数周期波解,并分别讨论了它们的有界性,揭示了行波波速改变对钟状孤波解与余弦函数周期波解波形变化的影响.     

Toda晶格中的激波与孤立波

数值计算结果表明，Ｔｏｄａ晶格中激波速度是活塞速度的２倍；给出了粒子运动速度的单孤立波表达式，从而最终得出了Ｕｓ与Ｕｐ的关系     

Equal Width波方程的精确行波解与波的动态模拟

继Abdulkadir Dogan用Galar方法求解Equal Width波方程得到一些数值解之后,我们利用动力系统分支理论再次求解了这个方程.确定了存在光滑的孤立波和周期波解的参数条件.给出了一些精确的解析行波解.同时,给出了这些行波解的动态模拟图.     

TE10波在矩形波导中传输特性的研究

采用 3cm的微波传输实验系统 ,对TE10 波在矩形波导中的基本参量进行测量 .结果表明 ,TE10 波在矩形波导中传播 ,其终端分别为匹配负载和终端短路时 ,波导中将分别呈现行波和驻波 ,而在一般情况下 ,波导中则呈现混波 .     

从光波的波动方程到薛定谔方程

通过类比分析光波的波动方程建立了物质波的波动方程,即薛定谔方程。同时引入了量子力学中的三个基本假设,给出了力学量算符的本征方程,对于能量算符,就是定态薛定谔方程。最后初步阐明了量子测量的物理含义。     

论地貌波

地貌波是指地球表面隆起的高地和凹陷的低地相间排列,总体上构成裒太起伏的地貌形态,地球的内力作用形成巨大规模地貌波的胚胎模型,外力作用则对它进行雕琢磨磨属种大小不等规模的地貌波,经过长期的侵蚀、搬运、堆积作用,最后形成起伏不大的波浪状地貌波－－准平原。     

中度振幅浅水波模型的行波解

本文利用平面动力系统定性分析方法研究了一个中度振幅单向传播的浅水波模型的行波解.根据可积系统的动力学性质,本文讨论了该模型行波系统的分岔,进而得到了光滑孤立波解,周期波解,周期尖波解,紧孤立波解,扭波解及反扭波解的存在条件,并给出了这些解的精确表达形式.进一步,利用数学软件Maple 18,本文给出了这些有界行波解的数值模拟.     

平板和管道周向Lamb波频散和波结构特性

为指导使用管道周向Lamb波进行缺陷检测的工作,分析并对比研究了弹性平板Lamb波和管道周向Lamb波的频散和波结构特性。在管道周向Lamb波频散方程的推导中引入了修正的传播方向弧长计算以提高频散曲线的计算准确度,这种修正的合理性从两个方面得到证明。计算结果表明,代表管道周向弯曲程度的内、外径之比越大则周向Lamb波的频散和波结构特性越接近于平板,这就为以平板导波研究内、外径之比较大的管道的周向导波的近似处理提供了理论依据。     

引力波探测:引力波天文学的新时代

 美国LIGO 于2016 年2 月11 日宣布首次探测到了引力波,引起全世界范围的广大反响。本文解答从什么是引力波、引力波是如何产生的、人类为什么坚持不懈地探测引力波、如何探测引力波,介绍国内外引力波探测的现状,并对引力波探测的未来进行展望。