开口结构声辐射计算的虚拟边界法

计算薄壁开口结构声辐射问题时,一般采用以结构表面压力差作为变量的间接边界元法.当结构两表面的法向量不一致或者两表而振动速度不相等时,间接边界元法无法应用,只能采用直接边界元对结构的内外边界均进行离散求解.对于厚度较小的结构,内外表面均离散的直接边界元法会导致数值积分奇异的困难.针对上述不足,文章提出一种计算开口结构声辐射问题的虚拟边界法:在开口结构上人为地加上边界,使其成为一个或多个相互独立的封闭结构,对这样的封闭结构分内外声场分别建立方程,并利用虚拟边界上的压力和速度连续条件联立求解,从而避免了间接边界元和直接边界元法计算开口结构声辐射问题时存在的缺陷;同时采用文中的方法还可以同时得到声场中非物面边界上质点的振动速度和压力,这是常规边界元法无法做到的.数值算例表明文中的方法是正确可行的.     

SPH数值模拟中边界处理方法及对比分析

将SPH方法应用于流一固耦合计算中,提出了1种新的直接求解边界压力的方法.并总结了其他4种固定边界处理方法,并详细阐述了不同边界处理方法的优缺点.将该方法与其他两种方法进行了对比,运用此3种直接求解边界压力的方法对静水压力随水深变化情况以及水坝坍塌对结构物的冲击压力进行了计算.数值模拟结果表明,3种方法在处理固定边界条件上都是行之有效的.     

计算流体力学中变形运动边界处理方法及应用

自然界中很多问题的物理模型具有运动和变形两大特征，它们在计算流体力学中的动边界处理一直是研究的难点。介绍了一种适用于该类问题的动边界处理方法，即通过人工确定模型边界的变化状态，实时重新生成计算网格。以商业软件FLUENT作为数值模拟平台，利用二维鱼类C形起动的算例详细介绍了这种动边界处理方法。对算例结果作了实验对比与理论分析，发现这种方法能有效处理物体运动过程变形的边界变化，能给数值模拟过程中动边界处理方法提供借鉴。     

采用Rankine源,RANSFS组合方法求解计以影响的船舶粘性绕流问题

本文开发了边界单元（Ｒａｎｋｉｎｅ源）方法与ＲＡＮＳＦＳ方法相组合求解计及船波影响的船舶粘性绕流问题的切合在微机上实施的方法。对Ｓ６０（Ｃｂ＝０．６）船模，在Ｆｎ＝０．３１６，Ｒｎ＝１０＾６之下进行了计算验证。对边界单元法中Ｚ＝０面上网格的划分，提出了一种不同的网格划分思想，算得了令人满意的波高分布。对这一组方法的收剑性进行了较为仔细的考察。总阻力系数Ｃｔ的计算值，与测量值的相对偏差达到〈５％。对     

船体薄壁梁弯扭耦合振动的流固耦合分析

采用耦合有限元,边界元法计算水中船体的弯扭耦合振动.文中用一维薄壁梁有限元模拟船体梁,在横剖面处用二维边界元方法计算结构表面卢压,推导出表征流体对振动特性影响的附加质量阵,编制了用流同耦合方法求解船体振动模态的程序.通过与采用ANSYS软件进行耦合场分析以及刘易斯方法得到的振动模念相比较,验证了文中方法的可行性和应用性.     

用SOR技术在任意边界上分离主应力

本文介绍了在光弹性试件数字化边界内产生网络的一种计算方法。满足拉普拉斯方程的第一个线性应力不变量的二阶偏微分方程式，用有限差分法根据数字化域的边界值进行求解。迭代求解线性方程系所需要的连通和加权函数，是根据沿边界的数字从资料产生的。用扫描技术从数字化条纹图案中估算出边界内各结点上的等色线数值，并确定各个主庆力值。为了提高收敛性，逐次松弛法与求解过程中确定的最佳加速度系数一起应用。用三个不同实例检验了解决的精度和速度。     

耦合激励下的液舱晃荡新型数值解法

对于液舱内流体运动的模拟,传统频域边界元方法具有很大的局限性即离散求解方程时会出现奇点问题,同时在交界面处所得速度分布精度较低。而去奇异边界元法将传统做法中直接布置于流体计算域表面节点上的奇点移至计算域外部,很好地解决了奇异性问题。该文基于去奇异边界元法,建立了模拟液舱内流体晃荡问题的流体动力学数值模型,并利用FORTRAN语言开发了可模拟任意尺度液舱晃荡的程序。文中模拟了单向激励和横荡纵荡耦合激励下液舱晃荡问题,并将结果与解析解进行了对比。结果表明,数值解和解析解吻合很好,说明了该方法的准确性和有效性。     

海龙湾二维潮流场数值模拟

建立了平面二维潮流场模型,采用MADI有限差分方法进行离散求解,利用动边界处理边滩以及心滩随水位升降产生的边界变动问题,对工程海域的潮流场进行数值模拟,并采用两套网格计算方案、使用加密网格,深入进行潮流场的研究分析。验证结果表明,计算的潮位和潮流过程与实测过程吻合较好,为海龙湾工程开发利用提供了科学依据。     

声辐射边界元的数值计算

采用有限元与边界元方法研究结构的声辐射声场,利用有限元方法求解结构的表面速度分布,作为Helmholtz边界积分方程的边界条件,计算结构辐射的声场。边界积分方程中奇异积分的计算采用非等参单元变换,并采用CHIEF方法对Helmholtz方程的非唯一处理,并通过脉动球源与辐射立方体对仿真计算进行验证,结果表明,采用非等参单元与CHIEF方法计算的结果与理论的结果有良好的一致性。     

边界元耦合径向基点插值无网格法在求解声散射问题中的应用

边界元耦合有限元方法（BEM-FEM）在求解无限域弹性结构声散射问题中得到广泛应用。传统有限元方法的计算精度依赖网格的类型和质量,而无网格方法离散问题域时不需要传统意义上的网格划分,其形函数构造不依赖网格且相对灵活。因此无网格方法相比传统有限元方法可以减少网格划分成本并减缓数值污染效应。将边界元方法（BEM）和径向基点插值无网格法（RPIM）结合,形成边界元耦合径向基点插值无网格法（BEMRPIM）,用于求解无限域弹性结构声散射问题。本文分别从计算精度、收敛性和对不规则节点分布的适应性对BEM-RPIM和BEM-FEM进行比较,结果表明提出的BEM-RPIM在求解声散射问题中优于BEM-FEM。     

Wave scattering by multiple floating elastic plates with spring or hinged boundary conditions

We solve the problem of wave scattering by multiple floating elastic plates with arbitrary boundary conditions, such as spring connectors or hinges at the plate edges. We present two solution methods, the first method is based on a matched eigenfunction expansion and the second uses a Green function. The matched eigenfunction expansion method allows arbitrary parameters for a given plate and also allows regions of open water. The Green function method requires that all plate properties must be uniform except plate length and the plate must cover the entire free surface. The Green function method is much less computationally demanding than the matched eigenfunction method and provides a test of accuracy. A range of results are presented, which show that the behaviour of the plate depends strongly on the boundary conditions at the plate edges.     

广义示踪稀释模型水平流速计算原理的再思考

前人建立的广义示踪稀释物理模型是在单孔点稀释法基础上直接推广的,单孔点稀释法的前提是流量守恒。但是由于垂向流的产生,使得在广义稀释模型中流量的条件很难成立。本文试图从示踪剂质量守恒的角度建立新的广义示踪稀释物理模型中关于水平流速的计算方法,并建立相应的程序的关键部算法。     

基于广义回归神经网络的路基沉降预测

为了对路基沉降变化规律进行预测,避免发生工程事故,提出了将广义回归神经网络模型应用于软土地基沉降预测中的方案。通过广义回归神经网络的基本理论和概念,采用实际工程数据,用 BP 神经网络方法和广义回归神经网络方法进行了预测分析,比较了2种方法的3组预测结果。工程实例预测结果表明,广义回归神经网络方法的均方误差和决定系数表现都优于 BP 神经网络方法;证明该方法是可行且有效的。     

多浮体铰接薄板结构运动响应研究

应用Newman的广义运动模态分解方法和拉格朗日乘子法,基于波浪辐射和绕射理论建立了铰接多浮体结构水动力响应的运动方程,应用预修正快速傅里叶变换(p FFT)的边界元方法对由15块板组成的铰接多浮体结构的运动响应进行了研究。数值结果表明该p FFT方法计算精度和计算速度均很高,可用于任意形状和约束状态的多体结构的水动力分析。板间距的改变对铰接点处垂荡和横摇影响较大。     

甲板开口围缘扁钢加强方式研究

针对开大长矩形口的甲板结构,在开口内缘加设围缘扁钢,可以降低角隅处的应力集中。采用参数化分析方法,基于结构有限元数值计算结果,研究不同甲板厚度、开口尺寸和角隅半径时,扁钢长、宽、厚尺寸参数对应力集中的影响,并分析其原因。研究结果表明,随着扁钢尺寸的增大,开口处应力集中系数为先减小后增大,合理地设计扁钢加强方式才能有效降低应力集中。通过参数化计算,提出开口处围缘扁钢加强方式优化设计思想,给出最佳扁钢宽度值、厚度的设计公式及设计图谱,可以为甲板开口加强设计提供参考。     

船体外板三维曲面的有效提取

复杂工业环境下不规则曲面的提取方法是水火弯板机器人的重要研究问题之一。本文提出了一种水火弯板机器人复杂曲面提取方法,经过曲面数据采集,加工区域确定,曲面边缘提取,曲面边缘处理,最后根据曲面边缘提取船体外板三维曲面。实验结果表明,该方法在控制处理时间的同时提高精度,缓解点偏差问题,能在海量点云数据下提取出复杂曲面的三维点云数据。     

船舶结构腐蚀检测与腐蚀模型不确定性及其更新

针对经典的概率论不能有效地处理无损检测中检测概率的参数不确定性问题,提出了定量分析检测概率参数不确定性问题的贝叶斯方法,并以威布尔分布形式的检测概率为例,推导了量化参数不确定性的放大系数的计算公式.针对传统的数据分析法及专家判断法不能分析模型不确定性更新问题,本文基于无损检测信息,采用贝叶斯更新方法量化了检测概率分布函数的统计模型不确定性,得到了检测概率统计模型权重的后验概率及相应的分布参数的后验概率密度函数.最后提出了分析船体结构腐蚀多层次模型不确定性问题的全概率模型法,并用算例证明了文中所提方法的有效性.     

Designing optimal routes in a liner shipping problem

A real liner shipping problem of deciding optimal weekly routes for a given fleet of ships is considered and a solution method for solving the problem is proposed. First, all feasible routes for each ship are generated together with the cost and the duration for each route. The routes are given as input to an integer programming (IP) problem. By solving the IP problem, routes for each ship are selected such that total transportation costs are minimized and the demand at each port is satisfied. The total duration for the routes that are selected for a given ship must not exceed one week.

The real liner shipping problem is solved together with four randomly generated test problems. The computational results show that proposed solution method is suitable for designing optimal routes in several liner shipping problems.     

Designing optimal routes in a liner shipping problem

A real liner shipping problem of deciding optimal weekly routes for a given fleet of ships is considered and a solution method for solving the problem is proposed. First, all feasible routes for each ship are generated together with the cost and the duration for each route. The routes are given as input to an integer programming (IP) problem. By solving the IP problem, routes for each ship are selected such that total transportation costs are minimized and the demand at each port is satisfied. The total duration for the routes that are selected for a given ship must not exceed one week.

The real liner shipping problem is solved together with four randomly generated test problems. The computational results show that proposed solution method is suitable for designing optimal routes in several liner shipping problems.     

三边简支板格的剪切屈曲分析

采用能量法分析三边简支板在剪切荷载作用下的弹性屈曲性能,推导三边简支板格受剪下的临界屈曲应力计算公式。采用有限元方法进行均匀受剪三边简支板格弹性屈曲的数值验证计算。结果表明:当长细比大于1.5时,临界应力计算公式与有限元计算结果吻合较好。