高阶呼吸子式畸形波波形的数值研究

畸形波是一种波高极大的罕见波浪,对海洋平台的结构以及工作人员的人身安全具有极大威胁。由于在开阔海域中对畸形波的观测存在困难,通过数值手段对其波形进行研究具有十分重要的意义。四阶非线性薛定谔方程又被称为Dysthe方程,能够更加准确地描述波浪的非线性演化。该文通过数值求解Dysthe方程,研究了三阶非线性薛定谔方程的高阶呼吸子解(最高至5阶解)的演化过程。提出了四阶离散步长—虚拟波谱法,得到了具有更高守恒精度的数值解。同时,通过坐标变换以及拟合对高阶呼吸子式畸形波的波形进行了深入研究。     

随机波浪中畸形波的数值模拟

文中采用四阶非线性薛定谔方程模拟了二维JONSWAP谱情况下畸形波的生成。分析了深水畸形波的演化过程。探讨了JONSWAP谱参数对峰度和畸形波生成概率的影响。结果表明Benjamin-Feir指数（BFI）是判断波列不稳定调制是否发生的重要参数;峰度值的空间演化曲线和畸形波生成概率曲线趋势一致,峰度值可以预测畸形波生成概率的大小。在随机波浪场中,谱宽较窄和有效波高较小时,畸形波较容易发生。     

基于修正非线性薛定谔方程的三维聚焦波组波谱演化

为了研究深水三维聚焦波的定向演化,对4阶修正非线性薛定谔方程（MNLSE）、3阶非线性项薛定谔方程（NLSE）以及线性方程等3种演化模型进行数值求解,并对生成的波谱特征以及其演化过程中的能量转移、波陡变化、平均波数变化以及带宽变化等特征进行对比研究。研究结果表明：在2种非线性演化模型的演化过程中均存在能量向高波数和低波数的转移,导致波浪波形发生变化,且非线性还会影响聚焦波陡、聚焦波组达到聚焦所需时间以及带宽等参数的变化;上述特征在2种非线性演化模型中存在着显著差异,4阶MNLSE演化下的三维聚焦波组特征优于3阶NLSE的演化。     

基于 mN LS方程的周期波群非线性演化数值模拟研究

论文基于控制深水复波包络演化的修正的四阶非线性薛定谔方程（mNLS）建立模型,利用离散时间步长的虚拟频谱方法（split‐step pseudospectral method）进行求解,模拟了周期波群的非线性演化,对演化过程中复包络幅值、波面位移、谱成分能量以及模态值的变化进行分析。结果表明：该模型可以有效地模拟周期波群的非线性演化。     

波陡对于扭王字块稳定性影响的试验研究

对于护面块体稳定重量的计算,目前最为常用的Hudson公式在计算护面块体稳定重量时,只考虑了波高的影响,没有考虑波陡对于护面块体稳定重量的影响。文章以两种不同重量的扭王字块作为斜坡提的护面块体,考虑3种不同的斜坡堤坡度,采用不同波陡的波浪进行护面块体稳定性的物理模型试验研究。结果表明,波浪的波陡对于护面块体的稳定性具有影响,对于同一重量的扭王字块,护面块体失稳波高随波陡减小和斜坡堤坡度变陡而减小;K_d数随波陡的增大而增大。     

基于深水层析水波理论的波前特性研究

对周期性规则波的研究主要集中在周期性变化的区域,而对波前的研究很少,对波前的认识有待深入。造波时,在波前区域,最前方的波浪波长会演化,波幅越来越小,波长越来越长。为了准确计算波前区域各种不同频率成分的瞬态波,论文应用多特征波数的新型线性深水层析水波理论在时域进行数值模拟,开展收敛性分析和得到收敛的结果后,对线性波前进行分析,并与线性解析解对比。研究表明线性深水层析水波理论的计算精度高,可对波前区域准确模拟。然后采用多特征波数的新型非线性深水层析水波理论对3种非线性波浪进行模拟,考察非线性对波前的影响。     

数值模拟孤立波在平直海岸上的传播和爬坡

对文献[1]所建立的非线性浅水方程数值模型进行了改进,采用水位梯度法（SGM,Surface Gradient Method）处理底坡源项以提高计算效率,采用半隐格式处理水底摩擦项以提高模型的稳定性.通过解析解对模型进行验证后,利用改进后的模型,对破碎和非破碎孤立波在平直海岸上的传播、爬坡和回落过程进行了数值模拟研究.数值计算结果同实验数据、解析解以及文献中相关数值结果进行比较和分析,结果表明模型可用于计算孤立波的传播和爬高问题.     

三维数值水池的水波衰减特性分析

为了研究数值水池的波浪衰减特性,本文以N-S方程为控制方程,基于有限体积（Volume of Finite,VOF）法和湍流模型RNG k-ε,通过在流场入口处添加速度的方式,模拟了波浪的生成与传播过程;并且在水池末端添加动量源项实现了波浪的消除。在建立数值水池的基础上,对数值波浪水池的模拟精度和波浪衰减的相关问题进行了分析,得出了波浪沿程衰减的规律曲线及最优的数值仿真设置方案。     

基于双层Boussinesq方程的聚焦波数值模型

基于高精度双层Boussinesq方程,建立了聚焦波的时域波浪数值水槽。时间积分采用混合4阶Adams-BashforthMoulton预报-校正格式,聚焦波生成则采用累加不同频率规则波的内部造波源项法。针对Baldock等的聚焦波试验进行数值计算,计算结果与试验数据吻合较好。利用验证后模型进一步考察了非线性对数值计算聚焦波的影响,其中考虑了强非线性、弱非线性以及线性3种情况,结果表明非线性对精确模拟聚焦波至关重要,强非线性模型给出的结果最好,弱非线性次之,线性最差。     

曲塔混合梁斜拉桥的非线性稳定分析

介绍了曲塔混合梁斜拉桥的结构形式和稳定性分析方法。根据曲塔混合梁斜拉桥的受力特点,建立斜拉桥施工阶段几何非线性分析的有限元模型,完成了斜拉桥施工过程的仿真分析。在考虑了几何非线性和材料非线性效应的基础上,进行斜拉桥施工阶段和成桥状态的稳定性分析。结果表明,几何非线性对结构整体稳定性影响显著,在考虑几何非线性效应的基础上,材料非线性对稳定性的影响可忽略不计。     

破碎波对随机波统计特性影响的实验研究

The influence of wave breaking on wave statistics for finite-depth random wave trains is investigated experimentally. This paper is to investigate the influence of wave breaking and water depth on the wave statistics for random waves on water of finite depth. Greater attention is paid to changes in wave statistics due to wave breaking in random wave trains. The results show skewness of surface elevations is independent of wave breaking and kurtosis is suppressed by wave breaking. Finally, the exceedance probabilities for wave heights are also investigated.     

茂名港区工程海域波浪特性分析

通过对茂名附近海域不同测波站短期的波浪资料进行统计分析,结果表明:该海域常浪向为ESE—SE向,强浪向为E—S向,大浪主要为台风浪;波浪年平均有效波高不超过1.5 m,年平均波周期在6 s以下,存在平均周期8 s以上的波浪。     

超声波防垢技术现状及在舰船的应用前景

通过分析超声波防垢机理,介绍了超声波防垢技术在国内外的应用情况和效果,有效地证实了超声波在循环冷却水系统中的防垢、除垢效果。并探讨了该技术在舰船锅炉装置、热交换系统中推广超声波防垢技术的可行性和前景。     

人工航道对波浪传播规律的影响

波浪在传播过程中,遇到建筑物和地形变化时,会发生绕射与折射,对波浪的传播、变形具有显著的影响。作者建立了基于Boussinesq方程的波浪数学模型。采用所建立的数学模型对双突堤条件下有、无航道时港内的波浪分布分别进行了数值计算,并将上述两种条件下的波浪分布情况进行了比较。结果表明,开挖航道对波浪的传播变形影响较大,不能用纯绕射来代替波浪的折、绕射联合作用。     

单向不规则波群的实验室模拟和分析

文章基于改进的波包谱经验公式,建议了单向不规则波群的数值模拟方法,模拟实例表明,只要给定波要素及描述波浪群性的高度特征参数和长度特征参数,即可通过此波包谱方便地模拟出同时满足给定高度和长度两方面群性特征要求的不规则波群.在此基础上,给出了在水槽指定位置处产生不规则波群的造波板控制信号计算方法,在实验室成功地模拟了同时满...     

矩量法计算半波振子天线电流分布

矩量法是求解电磁场问题的一种主要方法，其地位在电磁辐射与天线工程中更是突出。研究矩量法在求解积分方程中的应用之一一求解细直半波对称振子天线的电流分布，讨论矩量法的基本思想、主要的应用步骤，计算半波对称振子天线的电流分布和输入阻抗，证明对于细直振子天线应用矩量法分析可以得到较好的结果，该方法可推广应用于其他类型线天线的分析。     

斜坡平台地形上波浪沿程变化的数值分析

采用波浪通过任意形状岸滩时波高变化的计算模型,分析波浪在斜坡平台上的沿程变化。计算结果表明该模型能够较好地估算斜坡平台地形上波高及波浪增减水的沿程变化。     

天科院大比尺波浪水槽的建设与应用前景

交通运输部天津水运工程科学研究院于2014年7月建成一座大比尺波浪试验水槽,该水槽长450 m、宽5 m、深8~12 m,目前是世界上尺度最大和造波能力最强的波浪试验水槽。文章首先分析了国内外大比尺波浪水槽的现状,并简要介绍了德国、日本、荷兰和中国台湾地区的大比尺波浪水槽,进一步结合天科院大水槽的功能设计及相关设施,分析了天科院大水槽的应用前景。     

在非线性波浪载荷作用下计及多种应力组合时船体总纵弯曲累积损伤计算

在时域内计算计及非线性时的船体总纵弯曲应力,与船体局部弯曲应力迭加后,可得纵向构件中合成应力的时历.对该应力时历进行雨流计数,经统计分析获得应力范围的长期分布,进而算出船体总纵弯曲时纵向构件在多种应力成份组合下的疲劳损伤.为方便此时的计算,本文提出了基于等效规则波概念的简化方法.数例表明按严格方法与按简化方法所得的结果比较接近.