基于复变函数理论的非圆形隧道解析解

为了得到考虑衬砌支护的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的解析解，基于复变函数理论提出了一种求解考虑衬砌的非圆形隧道衬砌和围岩应力及变形的方法. 首先，为了克服非圆形隧道断面几何形状和考虑衬砌支护造成的计算困难问题，引入了保角变换，通过采取最优化解法确定映射函数中的各项系数，得到映射函数；其次，采用幂级数复变函数法克服隧道衬砌带来的多连通域问题，确定应力函数中的各项系数，建立方程求解；最后，通过Flac有限差分软件进行数值模拟证明解析解的正确性. 研究发现:弹性范围内解析解与Flac有限差分软件计算得到的应力、位移解有较好的吻合性，表明弹性解析法的结果是可靠、合理的；深埋条件下，弹性解析法无需根据埋深、工况建立计算模型，只需明确边界条件和映射函数就可计算非圆形隧道应力、位移，弹性解析法克服了计算软件在计算中由于网格划分尺寸等问题造成计算结果不精确、计算慢等问题，为非圆形隧道开挖问题提出了一种快速、准确的弹性计算方法.      

基于傅汝德-克雷洛夫力非线性法的规则波浪中船舶运动数学模型

为准确预报规则波浪中船舶的运动, 提出基于四叉树划分的自适应网格法, 以生成船舶瞬时湿表面, 在船舶瞬时湿表面上计算傅汝德-克雷洛夫(F-K)力与静恢复力; 对于与波面相交的面元, 由于F-K力在波面处剧烈波动, 采用四叉树划分法进一步细分面元; 基于线性理论, 采用瞬时自由面格林函数在船舶平均湿表面上计算扰动力; 为避免瞬时自由面格林函数在自由液面处剧烈波动产生严重数值误差, 舍去扰动势所满足边界积分方程中的水线项, 并对迎浪前进速度为傅汝德数0.2的WigleyⅠ型船舶进行数值计算。计算结果表明: 对低于瞬时波面以下的船体部分, F-K力非线性法所需面元数更少, 为细网格法的1/4~1/8;除不规则频率外, 舍去与未舍去水线项所得水动力系数与试验值的相对误差分别小于33.4%、54.8%, 因此, 舍去水线项所得水动力系数更接近试验结果; 当入射波波幅为0.018 m, 波长与船长比为1.25时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低3.2%、17.0%, 波长与船长比为2.00时, 采用F-K力非线性法与线性法所得纵摇幅值响应因子的计算结果分别比试验值低6.7%、13.5%, 可见, 采用F-K力非线性法能够准确地仿真规则波浪中船舶的运动。      

船舶运动格林函数远场部分的数值分析

船舶运动格林函数因其良好的远场波状特性以及自动满足线性自由面边界条件和辐射条件，在求解船舶运动问题的线性理论中扮演着重要的角色，面对船舶运动格林函数的数值计算非常复杂和耗时，这阻碍了船舶运动格林函数在求解船舶运动问题中进一步应用，文中提出了按区域计算船舶运动格林函数的一种方法，对船舶运动格林函数的远场部分在近场区域进行了数值计算，该方法可节约数值计算时间。     

刚性非淹没植物对孤立波传播影响的三维数值研究

通过使用OpenFOAM模拟三维数值波浪水槽,研究了刚性非淹没植物对孤立波传播的影响.观测孤立波通过刚性非淹没植物模型前、后波高的变化,并对比模型前、后两处浪高仪位置波面历时曲线的模拟值和实验值,验证了数值计算的可靠性.计算并比较了波浪反射、透射及波能耗散等相关系数的实验值和模拟值,分析了相同初始条件下孤立波通过不同植物密度和布置形式的刚性非淹没植物时水动力特性的沿程变化,从而得到了设计的工况中刚性非淹没植物在极端波况下的消浪效果.模拟结果也表明OpenFOAM能够较好地应用于三维数值波浪水槽的相关研究.     

小型船舶单锚泊恶劣天气下锚链承受力分析

为了分析海上大风浪作用下小型船舶单锚泊锚链承受拉伸力指标参数,选取链环直径不同的五组锚链进行测量和计算结果分析,根据热带扰动93W引发的风、浪和涌流共同作用外部海上环境负荷数值模拟结果,并采用二阶矩方法对单锚泊锚链承受拉伸力负荷分析,分析出直径不同的五组锚链在风、浪和涌流作用下的最大抗拉伸力指标参数和效用失效概率,并对小型船舶锚链设计方案进行优化。研究结果证明,对小型船舶锚泊及恶劣天气的风、浪和涌流数值,参照船用钢材规范承受拉伸力指标参数进行承受拉伸力负荷分析,可切实增强小型船舶锚泊安全能力。     

国际平整度指数与路面波长及波幅数值计算分析

在四分之一车辆模型国际平整度指数的理论推导下,用MATLAB编制了国际平整度指数数值计算程序,对不同波长及波幅的路面变形进行了大量计算,得到相应的国际平整度指数值.从数值上建立了不同波长与波幅对应下的国际平整度关系表.     

基于模糊神经网络的穿浪双体船摇荡运动预报

根据穿浪双体船船型特点与实际海况,针对船舶运动特点,基于切片理论建立并计算船舶运动模型方程,结合模糊神经网络建立运动模型,提出一种线性神经网络结构,有效地解决非线性问题并预报各方向上的摇荡运动.通过一个具体算例模拟仿真验证该方法的实用性和可靠性.     

基于逆推算法的无人艇神经网络滑模控制

设计一种基于逆推算法的无人艇神经网络滑模控制器,实现了无人艇在大幅度改向操纵运动中航向准确稳定快速跟踪.借助滑模变结构控制技术,设计系统带有积分器的滑模面,引入径向基神经网络逼近系统非线性函数和不确定参数,同时结合非线性阻尼定律克服外界有界干扰,最后利用逆推算法设计出系统控制律.仿真实验结果表明,径向基神经网络能精确逼近船舶非线性函数和不确定参数,控制器输出平滑无抖震,航向输出对船舶参数摄动及外界干扰不敏感,具有较强的鲁棒性.     

矩形大定源层状介质中感应电动势的数值求解方法

研究地电断面电阻率的变化是瞬变电磁勘探中常用的方法.为了得到地电断面电阻率的变化,一种方法就是在求出感应电动势的基础上进行电阻率的求解.因此,准确而有效的求出感应电动势的值是非常关键的.矩形大定源回线在求解层状介质中,感应电动势的值时分为零偏移距和非零偏移距两种情况.在中心点接收时,采用线性数字滤波方法求解频率域垂直磁场分量;在非零偏移距情况下,为了求解频率域垂直磁场分量,首先采用傅里叶正余弦变换法将双重贝塞尔函数积分转换为正余弦变换形式,再利用折线逼近快速算法对其进行数值计算,最后,根据法拉第电磁感应定律,可得到二次场时间域感应电动势的数值解.其数值模拟结果表明,利用线性数字滤波方法及折现逼近方法可以有效的求出矩形大定源层状介质中感应电动势的值.     

用面元法预报船舶的兴波阻力及波型

采用基于开尔文源的面元法求解航行于均匀流场中的船舶兴波问题．在船体湿表面上布置开尔文源，使其严格满足船体表面条件．数值计算中，首先采用分部积分对被积函数进行简化处理，然后采用高斯积分实现面元和线元上的积分，避免了被积函数为高频振荡函数所带来的数值计算的复杂性和不确定性．计算结果表明，其波型及兴波阻力系数与试验结果和其他数值方法相比均吻合较好．