上凸型内孤立波场中顶张力立管极值响应分析

为研究上凸型内孤立波作用下立管的响应问题,建立了顶张力立管在上凸型内孤立波场中的运动方程,流体作用力通过Morison方程求解,上凸型内孤立波引起的速度和加速度用两层流体KdV方程计算;采用有限元法离散控制方程,并用Newmark-β法在时域内求解。通过数值模拟探索上凸型内孤立波作用下顶张力立管的位移、弯矩、应力、顶底端转角等极值响应规律,并分析内孤立波幅值、上下两层流体密度差、顶部张力及壁厚对立管响应的影响。研究结果表明,上凸型内孤立波会引起顶张力立管的位移、弯矩、应力及顶底端转角显著增大;由于上凸型内孤立波引起的海水剪切作用剧烈,导致上下两层流体中立管位移反向。     

波浪中过度加速度的非线性时域预报

国际海事组织(IMO)船舶设计建造分委会(SDC)第4次会议把过度加速度稳性直接评估的制定提上议程。然而,如何准确预报和评估波浪中的过度加速度依然是一个亟待解决的问题。文章针对此挑战,采用三维时域混合源法进行了波浪中过度加速度的直接预报和评估。首先,采用三维时域混合源法,建立了波浪中船舶大幅横摇运动和船体任意位置处横向加速度的非线性时域预报方法;其次,以4000TEU集装箱船为研究对象,开展规则波和不规则波中的大幅运动模型试验,对计算方法进行验证;然后,对比分析了3DOF(垂荡—纵摇—横摇)和4DOF(横荡—垂荡—纵摇—横摇)耦合数学模型的计算精度;最后,分析了船体横向加速度的影响因素。研究表明,考虑横荡影响的4DOF数学模型计算精度较高;数值计算结果和模型试验结果吻合良好,证明文中建立的非线性时域方法可有效预报波浪中的过度加速度,可用于IMO过度加速度衡准的制定,也可为船舶设计提供评估手段。此外,文中还研究了IMO薄弱性衡准草案中中国和德国联合提出的加速度简化计算方法的适用性,证明该简化计算方法具有一定的保守性,符合衡准的要求,可用于过度加速度薄弱性衡准计算。     

兰彻斯特方程的参数取值与计算

文章分析了兰切斯特方程各个参数的影响因素,提出了参数的取值和计算方法,计算过程不需要专家给出主观数值。文中恰当的将火力分配问题转化为目标选择问题,应用ISM模型构建了目标选择结构图,给出了火力分配系数的计算方法。     

一维激波结构的数值分析

建立了一维激波结构模型,对Burnett方程进行简化得到STNM方程,通过在均匀网格上采用二阶空间差分对无量纲化后的STNM方程进行数值计算,得到了激波内部参数变化剖面。以氩气为研究对象对一维激波结构进行数值分析计算。结果表明随着马赫数增大,omage数对于激波结构的影响增大,在相同omage数条件下,马赫数变化对激波内部参数变化的影响显著。     

二阶混合型积分微分差分方程非线性边值问题的存在性与唯一性

利用微分不等式技巧研究了某一类混合型二阶积分微分差分方程非线性边值问题,在上下解存在的条件下,得到了解的存在性和唯一性定理.结果表明:这种技巧为其它边值问题的研究提出了崭新的思路.     

基于脉冲响应函数法计算小尺度圆柱上的不规则波浪力

通过对波动传递函数的逆傅里叶变换建立脉冲响应函数的解析表达式,在仅已知不规则波波面过程线的情况下,利用脉冲响应函数与已知波面序列的卷积求得不规则波的速度场,并计算不规则波浪序列引起的水质点速度、加速度。通过与线性波浪叠加法的对比验证了方法的正确性,并应用Morison方程计算小尺度圆柱上的不规则波浪力。对不规则波浪力进行频谱分析得到:在非线性较弱时,脉冲响应法求得的波浪力谱与线性谱分析法的波浪力谱较为接近。随着波浪非线性的增强,脉冲响应法求得的速度力谱与线性谱分析法相比峰值不断增大,在低频和高频处能量增多,在主要能量区的谱宽也不断增加,而惯性力谱与线性谱分析方法结果基本相同。     

Boussinesq方程的研究进展

从Boussinesq方程的导出出发,总结了方程的特点,对方程的频散性和非线性、考虑复杂地形、波浪破碎、与水流的相互作用等方面的改进工作进行总结和评述,并对方程的求解方法和应用情况进行系统的归纳总结,以期对本领域的发展有一定的参考价值.     

三维边坡稳定性分析的一种适用方法

基于空间曲面上一点的应力关系、曲面至边坡表面土柱上力的微分平衡方程、力矩平衡方程,只需要一个假定条件,得出了一种广泛适用的三维边坡稳定性分析法,并讨论了方法应用中的有关问题。算例表明,该方法计算结果是合理的,具有广泛的应用意义。     

铁路缓和曲线代数式方程的通用设计方法

根据铁路缓和曲线的特点,介绍了利用缓和曲线边界条件确定其代数方程式的一种通用方法：首先给出缓和曲线要满足的边界条件,根据边界条件列出曲率待定方程;然后利用曲率边界条件确定出缓和曲线曲率方程;最后通过对曲率方程进行二次积分就可得到缓和曲线的方程。采用这种方法分别对各种类型的缓和曲线举出实例,详细说明了该方法的应用,证明了该方法正确、简单,是一种适用于推导缓和曲线方程的通用方法,可为铁路缓和曲线线型设计提供参考。     

可回转多桨推进无人船的运动建模与仿真

可回转多桨推进因机动性好、控制效率高成为无人船重要的推进方式,但其运动控制相对复杂,须对其运动模型进行深入研究。在可回转双桨电力推进船舶的研究基础上,根据船舶分离型运动建模方法,分析可回转四桨推进无人船的运动规律及其在纵荡、横荡和艏摇三个自由度上的作用力,建立可回转四桨船舶的推进与回转运动模型,导出无人船运动线性响应方程。选取了4种典型的螺旋桨组合工况：(1)仅船首两桨工作;(2)仅船尾两桨工作;(3)四桨同时工作;(4)仅右舷两桨工作。通过计算机数值仿真,对比了不同工况下无人船的回转能力。仿真结果表明,无人船在工况(4)下的回转能力最佳,回转半径约为8 m;在工况(1)下的回转能力最差,回转半径约为50 m。最后通过试验验证了该运动模型的有效性。