基于二维海浪谱的风涌浪分离方法研究*

海浪通常以风浪和涌浪混合的形式存在。二者的成长、消衰、传播和破坏机制各不相同,实现风涌浪分离对海洋研究和工程应用具有重要意义。基于斯里兰卡汉班托塔海域的实测数据,讨论了传统波龄法中波龄阈值的选取问题,并对汉班托塔海域的海浪特征进行分析,最后利用波龄法对新提出的不依赖风速风向信息的超射法进行了研究。结果表明,波龄阈值取1.7时最为合理。汉班托塔海域为外海涌浪主导。超射法对外海涌浪的识别结果与波龄法一致,而对高频位置的风浪和局地涌浪给出了不同的结果,这主要是由海浪物理特性的改变慢于风速风向的变化引起。     

关于二维混合浪周期问题的初步探讨

在沿海港口工程采用的《海港水文规范》（JTS145—2—2013）中,并未就常见的混合浪给出波浪周期的计算公式,以致实际工程设计中混合浪周期的选取比较困难。本研究基于小振幅波理论,利用能量法推导二维混合浪周期的计算公式,可供工程设计参考。     

基于Fluent的二维数值平面造波

使用Fluent软件,结合VOF(VolumeofFluid)方法、N-S方程和RNG流模型,通过对C语言的二次开发,进行了二维数值波浪水槽的模拟。通过与理论结果的比对验证,验证了本文对于椭圆余弦波和Stokes波造波的可行性。     

二维周期性结构的声波带隙研究

从二维周期性结构的振动方程出发，建立二维带隙计算模型，并在此基础上分析带隙与材料结构特性的关系。实例数值计算结果证明，理论结果与试验仿真计算结果是一致的。     

利用AM解析法实现不规则波的入反射分离

基于分离规则合成波的解析方法,提出了不规则合成波分离的理论技术,将不规则波浪等价为特定频率规则波进行分离,首先通过数值模拟方法检验,分离叠加30%噪声的模拟合成波浪,分离精度利用相关系数评价达0.97,然后测试无反射造波水槽中的现场合成波浪,经波谱分析,分离精度能够达到工程标准。     

基于谱图-Radon-二维小波变换方法

线性调频信号已经得到广泛的应用,通过谱图-Radon变换可以有效的检测线性调频信号的参数,但是当信噪比过低时,使用谱图-Radon变换就很难有效检测线性调频信号的参数,为此提出了基于谱图-Radon变换-二维小波变换的线性调频信号检测方法,仿真实验表明该方法能在低信噪比情况下检测出线性调频信号所对应的峰值。     

基于二维半理论的船舶水动压力预报方法研究

二维半理论在单体和多体高速排水式船的耐波性预报中具有很好的数值预报精度.文中在二维半理论稳定求解高速船水动力和运动响应的基础之上,采用数值差分方法对高速船水动压力进行了计算,针对一条SL-7集装箱船进行了水动压力的数值预报,结果同模型试验结果进行了比较,表明文中提出的方法能够较好地预报高速船舶的线性脉动水动压力.     

基于二维半理论的船舶水动压力预报方法研究

二维半理论在单体和多体高速排水式船的耐波性预报中具有很好的数值预报精度。文中在二维半理论稳定求解高速船水动力和运动响应的基础之上,采用数值差分方法对高速船水动压力进行了计算,针对一条SL-7集装箱船进行了水动压力的数值预报,结果同模型试验结果进行了比较,表明文中提出的方法能够较好地预报高速船舶的线性脉动水动压力。     

基于改进的RIDE-VEG模型的随机波下植物消浪数值模拟研究

文章拓展了平面二维的植物消浪数学模型RIDE-VEG,模拟了随机波条件下的植物消浪作用,并考虑波浪破碎,数值结果与各水槽模型试验均吻合良好。模型比较了线性波拆分和均方根波高表征两种方法,发现这两种方法在率定植物拖曳力参数上存在较大区别。能谱分析显示,经过植物后,整个频域内的波能均有衰减,而衰减的幅度在谱峰频率处最大,且低频波大于高频波。考虑植物作用时,由于植物削弱了由于浅水变形引起的波高增大,导致波浪破波点更接近岸线。     

低频波浪分离方法研究

为了更好的研究低频波浪,从总的波浪中分离出各种不同成分的低频波浪具有重要的意义。文中归纳了低频波浪分离的研究进展,主要介绍了三种方法:阵列法、共置法以及二阶谱分析法,并分析了各自的适用性和局限性,其中阵列法是进一步研究的重点。在此基础上,对今后的研究前景进行了展望,可以考虑用小波分析代替傅立叶分析应用于低频波浪的分离。     

孤立波与直立透空防波堤相互作用的解析研究

在一定条件下浅水波可能以孤立波形态与近岸防波堤发生相互作用。针对这一现象,应用特征函数展开法,推导了斜入射孤立波作用下有限厚度直立透空防波堤的反射与透射波浪场的解析积分解,并据此计算了作用于防波堤的孤立波波浪力以及孤立波反射与透射波面,相关结果具有一定的理论与实用价值。计算结果表明:孤立波入射角、海况条件、防波堤表面透空系数以及孤立波特征参数等因素变化对波浪作用均有一定影响。与相同浅水条件下的Airy微幅波理论结果相比,孤立波理论对波浪载荷与最大波面的预测值明显更大,反映了浅水波的非线性效应,同时说明在一定的浅水条件下采用孤立波模型将更为合理可靠。     

高速双体船斜浪中运动响应及连接桥波浪载荷预报

应用二维时域格林函数法对二维半定解问题进行了求解,应用发展的二维半理论和程序对WP60高速穿浪双体船在斜浪中的垂荡、纵摇、横摇和垂向加速度等运动响应及连接桥结构的波浪载荷进行预报,并把理论计算结果与模型试验结果及其它程序计算结果比较分析,初步验证了文中方法和程序在预报高速双体船运动及载荷性能中的适用性.     

白鹭嘴行洪平面二维数学模型研究

通过对工程河段水文、泥沙、河床演变及水域条件的分析,建立了平面二维数学模型。工程实施后,工程河段水流条件变化较小,对工程河段的河床演变、行洪和其他涉河工程等的影响十分有限。     

白鹭嘴通航平面二维数学模型研究

通过对工程河段水文、泥沙、河床演变及水域条件的分析,建立了平面二维数学模型。工程实施后,工程河段水流条件变化较小,对工程河段的河床演变、通航安全等的影响十分有限。     

吸收式造波机控制系统的研究与设计

在借鉴国内外先进造波技术和经验的基础上,对造波机控制系统的组成进行分析研究,设计完成造波机控制硬件系统;根据吸收式造波理论编写控制软件,并进行吸收式与非吸收式造波试验。试验结果表明,该控制系统能有效地解决模型试验中的多次反射问题。     

二维数字滤波在物理模型流场测量系统中的应用

粒子跟踪测速(PTV)是一种非接触式的流场测量技术,它可以实时的获得二维流速平面的速度数据。PTV系统通过数字相机拍摄布撒在流场中的示踪粒子,得到前后两帧粒子图像,对图像中的粒子图像进行相关计算得到流场内各点的速度。文中主要介绍的是二维数字滤波方法在PTV流场测量结果后处理中的应用,通过数字滤波允许流速(可以看作U-V两方向的二维数值)中低频分量通过,同时阻尼和削弱高频分量,从而可以起到纠正错误流场数值的作用。文中以河北沧州港物理模型为例分析了Fourier变换(傅里叶变换)对PTV流场测量结果的滤波效果,并提出一套包含二维数字滤波、GIS(地理信息系统)流场显示在内的完整方案以便用于自动连续地处理流场测量数据。     

二维半理论和切片法的数值比较研究

二维半理论是近年来应用于高速船舶运动和波浪载荷预报的一种势流理论.该理论采用了三维的自由面条件,控制方程和物面条件是二维的.新切片法则是目前在波浪载荷预报程序中广泛采用的一种二维势流方法.为了探讨二维半理论在船舶耐波性领域的应用,本文以NPL单体船船模Mode 15b为例,进行了二维半理论和切片理论在不同航速下的水动力,运动响应和垂向波浪载荷的数值结果比较,来说明两种理论方法的异同.     

二维浮体在聚焦波浪作用下的高频共振响应研究

基于势流理论建立二维完全非线性数值波浪水槽模型,利用该模型对二维驳船结构在非线性聚焦波作用下的高频共振响应(ringing现象)进行了研究.引入高阶边界元方法解决边界值问题,应用混合欧拉-拉格朗日方法和四阶龙格库塔法模拟结构物与波浪的相互作用.引入虚拟函数法耦合求解波浪载荷与物体运动.文中对聚焦波浪的传播特性进行了数值模拟,并将数值结果与试验值进行了对比验证.基于完全非线性数值波浪水槽,研究了聚焦波浪与结构物的相互作用问题,研究结果表明当聚焦波浪主频的三倍频等于或接近物体横摇方向固有频率时,物体在横摇方向将会产生ringing现象,在聚焦波浪经过浮体之后浮体仍会以高频振动的方式持续运动,进一步分析表明导致浮体发生ringing现象的入射波频率范围较大,在海洋结构物设计中应尽量避免入射波浪的三倍频接近浮体的固有频率.     

基于CATIA V6的船体结构二维出图关键技术研究

近年来,随着三维设计理念在船舶行业中的不断推广,船体结构三维建模方法逐渐普及。三维模型虽较二维图纸有着诸多的优势,但目前限于船级社、船东、部分中小船厂的实际情况,“三维设计+二维送审”的工作模式仍然是现阶段的主流形式。因此通过三维模型直接实现二维出图,仍具有十分重要的意义。本文主要介绍了一种基于CATIA V6的结构二维出图的关键技术,以平台原生出图功能为基础,结合CAA二次开发,提出中间模型技术,解决当前结构三维模型二维出图所面临的诸多问题,整体出图效果较CATIA原生出图功能有较大的提升。