基于方向谱的短峰畸形波数值模拟研究

畸形波是海洋中存在的偶然性大波,其持续时间短但危害性极大,研究畸形波的生成及演化规律有重要的现实意义。基于方向谱,通过改进的相位调制方法,提出一种短峰畸形波的数值模拟方法,提高畸形波生成的概率,实现定时定点生成畸形波,并在 Matbab 语言环境实现数值仿真。仿真结果表明：改进的最大熵方法进行谱分析,与目标谱比对证明模拟结果吻合较好。     

冲击载荷下弹性索波动行为试验装置设计

针对在冲击波作用下难以对弹性索波动行为进行试验研究且实际试验成本高等问题,提出一种冲击载荷下弹性索波动行为试验装置,装置由加速系统、钢索系统及测试系统组成。根据总体性能要求,探索波动行为特征,确定各部分组成的工作原理和详细构成（载荷和系统等多种参数可以调整）,设计相关性能试验验证方法。试验装置在设计的过程中涉及试验原理的选择、试验方法的实现,以及信号处理和图像处理等技术,可为研究钢索应力波行为提供试验基础平台,也可为钢索应力波相关工程应用领域提供技术参考。     

波浪动力对开敞淤泥质海岸深水航道边坡稳定性的影响

开敞淤泥质海岸深水航道边坡的稳定性关系到航道的基建及维护费用,是航道工程设计中最重要的问题之一。以连云港港徐圩港区10万吨级航道为研究对象,采用在连云港海域应用较为成熟的波浪数学模型推算的波要素成果,研究中浪、大浪对徐圩10万吨级航道边坡稳定性的影响,并利用边坡实测地形资料进行分析。结果表明,从波浪动力的角度来看,徐圩10万吨级航道设计边坡的坡度取值是合理的,本海域的波浪动力不会对航道边坡的稳定性造成不利影响。     

船舶运动姿态测量系统设计与实现

为了获取海上航行船舶及自航模试验中船模的姿态参数,设计一种基于MEMS(微机电系统)技术的波高倾斜一体化传感器的船舶运动姿态测量系统.此系统通过MEMS波高传感器对船舶升沉信息进行采集,利用倾角传感器对船舶的纵摇和横摇姿态信息进行采集,采集到的信息经多路A/D转换后送入单片机进行处理,实时得出船舶运动的升沉、纵摇及横摇变化.经处理后的三组数据由船舶运动姿态测量系统通过RS-485串口送到数据接收处理机存储、分析并实时显示船舶运动的姿态变化曲线,该数据接收处理软件采用VC++编写.经过大量试验及海上测试,该系统性能稳定,测量精度高,具有较大的实用价值.     

多体浮式防波堤消波特性数值模拟

多体浮式防波堤消波特性是决定其应用价值的重要因素,基于三维势流理论,通过使用Ansys Workbench软件和AQWA Graphical Supervisor(AGS)图像后处理软件,对多体浮式防波堤在不同入射角和浮筒吃水深度下的消波效果展开研究。结果表明,在入射角度为90°时,多浮筒浮式防波堤能够最大程度地消减波浪。同时,透射系数随吃水深度的增加而不断减小,但结构稳定性会下降。因此,实际工程中应尽量保证浮式防波堤的迎浪面与波浪的来波方向垂直,这样可以获得较好的消波效果,同时应尽量避免选择吃水深度过大的浮式防波堤。     

内河船舶波浪载荷研究

利用内河波浪散布图和修订波浪谱对内河系列船舶进行了波浪载荷的计算预报,首次分析了内河船舶波浪载荷的规律和特点,并与俄罗斯内河登记局(RRR)和法国-德国船级社(B-G)的内河规范载荷对应的等效模数要求进行了比较分析。结合实船测试结果表明：波浪载荷变化规律与国外同类规范一致,预报波浪载荷水平与测试结果及国外同类规范要求相当。内河船舶波浪载荷预报应考虑航速和水深的影响,载荷预报结果可以作为制定内河波浪载荷公式的基础。     

深水SPAR风机系统全耦合动力响应分析研究

文章采用联合开发的计算程序对深水SPAR风机的浮体、锚泊和风机各子系统进行了水—气动力的全耦合数值分析,研究了深水浮式风机系统的动力响应特点。浮体水动力计算采用基于二阶精度的混合波浪模型(Hybrid Wave Model)的MORISON公式,锚泊系统采用细长杆理论通过非线性有限元方法实现,风机系统的空气动力分析采用基于多体气动弹性理论的FAST模块。以浮体控制方程为主体,通过模块间的载荷与位移传递在每个时间步上迭代求解,形成完全耦合的时域分析方法。通过对NREL的5MW SPAR风机系统在随机海况下的水动力响应分析,验证了该方法的有效性,并分析了浮式风机子系统间的混合动力作用。     

畸形波作用下半潜平台运动响应研究

海洋结构物的水动力性能研究对于安全、经济的工程设计至关重要.近年来,由海浪巨大波浪引起的事故越来越多地见诸报道,因此,有必要深入研究波浪尤其是畸形波对结构物产生的载荷及运动响应.海上浮式平台的运动响应与系泊载荷密切相关,而文中的出发点正是研究在何种波浪条件下会引起平台的最大运动响应.通过对一座设计作业水深为500 m的半潜式平台进行频域计算,获得了平台在自由漂浮状态下的响应函数(RAO),并与实验数据进行了比较.通过时域模拟,获得了新年波和"三姐妹"波作用下的平台运动响应,研究了畸形波的存在对于平台运动的影响.此外,还研究了畸形波中最大波峰值及连续大波的出现间隔对平台垂荡和纵摇运动的影响,可为后续研究和工程设计提供参考.     

Stability and bifurcation in network traffic flow: A Poincaré map approach

Previous studies have shown that, in a diverge-merge network with two intermediate links (the DM network), the kinematic wave model always admits stationary solutions under constant boundary conditions, but periodic oscillations can develop from empty initial conditions. Such contradictory observations suggest that the stationary states be unstable. In this study we develop a systematic approach to investigate the stability property of stationary states in this and other networks within the framework of network kinematic wave theories. Based on the observation that kinematic waves propagate in a circular path when only one of the two intermediate links is congested, we derive a one-dimensional, discrete Poincaré map in the out-flux at a Poincaré section. We then prove that the fixed points of the Poincaré map correspond to stationary flow-rates on the two links. With Lyapunov’s first method, we demonstrate that the Poincaré map can be finite-time stable, asymptotically stable, or unstable. When unstable, the map is found to have periodical points of period two, but no chaotic solutions. We further analyze the bifurcation in the stability of the Poincaré map caused by varying route choice proportions. We apply the Poincaré map approach to analyzing traffic patterns in more general (DM)ⁿ and beltway networks, which are sufficient and necessary structures for network-induced unstable traffic and gridlock, respectively. This study demonstrates that the Poincaré map approach can be efficiently applied to analyze traffic dynamics in any road networks with circular information propagation and provides new insights into unstable traffic dynamics caused by interactions among network bottlenecks.     

P波作用下浅埋圆形衬砌隧道动力反应分析

以动力作用下半无限空间中的圆形衬砌隧道为原型,采用波函数展开法,通过大圆弧假定,推导出平面P波作用下半空间和衬砌中散射波的级数表达式。利用边界条件,将隧道动力反应问题归结为对一组无穷代数方程组的求解。结合具体算例,从理论上定量分析了垂直入射P波作用下,埋深、衬砌刚度以及入射频率对浅埋隧道衬砌内壁环向动应力分布的影响。