波浪作用下的弹性支撑圆柱体纵向振动响应分析

此文通过试验研究了垂直安放的单个弹性圆柱在规则波作用下的纵向振动响应,并与求解弹性柱体的运动方程得到的响应结果进行了比较,其中运动方程中描述柱体所受的水动力.对比使用了Morison公式,以及绕射理论的计算方法,由试验和理论解的结果给出Morison公式的适用性范围.     

Boussinesq方程的二阶椭圆余弦驻波解

等深浅水域中的流体运动可由Boussinesq方程描述.众所周知,该方程有行进波解(孤立波及椭圆余弦波).本文则以Boussinesq方程为控制方程,利用渐近匹配法对椭圆余弦波在直墙上反射进行研究,给出了反射过程中内、外场波形及速度变化的解析表达,从而得到了Boussinesq方程的二阶椭圆余弦驻波型的解析解,并讨论了这类驻波的若干性质.当波长无限增大时,所得解析解收敛于孤立波的情况.这些解析结果不仅有助于揭示岸坡对非线性浅水波影响的力学机理,在海岸防护和开发和岸壁附近结构物的设计条件等工程领域中也具有现实的指导意义.     

柱体渠槽水流收缩水深与共轭水深综合解析计算

明渠稳定变速流由急流到缓流的转变常发生水跃联接形式。为确定水流流态,判断衔接形式,绘制水面曲线及进行消能计算,均涉及到计算收缩水深及与其相应的共轭水深。上述问题因数学解甚为复杂而求助于试算,为简化计算,许多人致力于图表求解的研究。对于矩形、梯形渠槽收缩水深与共轭水深已有不同的解算方法。本文从基本能量方程与动量方程出发,推导了七种规则断面柱体渠槽水流收缩水深及共轭水深的综合解析计算公式并给出了计算图表,供设计使用。     

受控振动柱体对波浪影响的数值模拟研究

以不可压缩黏性流体的Navier-Stokes方程为控制方程,采用RNG k-ε湍流模型,利用VOF方法追踪运动的自由表面的方法,建立了三维数值波浪与振动柱体相互作用的模型.基于经典绕射理论验证了波浪绕固定柱体传播的数值模型的可靠性,再采用动边界技术赋予柱体振动规律,研究受控振动柱体对波浪传播的影响,并通过控制柱体初始振动相位变化,系统地给出了在柱体振动的不同初始相位下柱体前后波浪变化的规律.     

层状地基动力柔度矩阵的简化计算方法

本文在地基介质的弹性性质和阻尼性质可统一用复模量表示的假定之上,提出层状地基动柔度矩阵的简化计算方法.这一方法以柱体轴向振动和剪切振动的模态函数作为近似求解空间的基函数,通过复阻尼理论的Lagrange方程求解地基在表面简谐力作用下所产生的表面位移.     

频域分析方法在层状节理岩体波动问题中的应用

考虑波的多次反射,采用频域分析方法研究一维波在层状节理岩体中的传播问题。首先基于波动理论、线性位移不连续模型在频域内建立一维波沿多条平行节理传播的总体传递矩阵,结合边界条件解得层状节理岩体中一维波传播的频域解,然后采用离散傅里叶变换和反变换将频域解过渡到时域解,最后运用上述方法研究了SV波在不同间距、不同条数节理组处的传播,并与离散元程序UDEC模拟结果进行对比。结果表明：随节理间距增大,位移透射系数|T_N|(透射波与入射波振幅比值)的变化趋势呈现上升、下降、平稳3个阶段;在透射系数|T_N|呈上升阶段的节理区间内,透射系数|T_N|对节理条数依耐性很小;通过与UDEC计算结果对比表明本文求解方法是可行的。     

多层水平板衰减波浪的影响因素分析

基于线性波浪理论,进行多层水平板对波浪的反射和透射作用研究。通过分解速度势为对称势和反对称势,结合特征函数展开法,在考虑水平板厚度的条件下由匹配条件确定速度势展开式中的待定系数,进而得到结构对波浪的反射系数和透射系数。所得结果与现有相关的理论解、数值解以及试验结果吻合较好。对相对水深、相对宽度、相对厚度以及水平板层数等对结构衰减波浪的影响进行了深入探讨和分析,给出了反射系数和透射系数随上述参数的变化规律。     

配电匹配潮流技术及其在配电状态估计中的应用

针对配电系统的实时量测冗余度低，提出了用配电匹配潮流技术来求解配电状态估计的方法 ，并推导了最 优估计意义下的配电匹配潮流方程及其系统化的求解方法。理论分析和算例结 果表明，利用配电匹配潮流 进行状态估计高效可行，符合当前配电系统在线应用的实际要求 。     

pFFT方法在波浪与结构作用中的不规则频率消除技术

对于求解波浪与大型结构物作用的pFFT方法,即预修正快速傅里叶变换方法(Pre-corrected Fast Fourier Transform),该文提出了消除"不规则频率"影响,从而保证在各频率下均可得到正确解的求解技术。该方法通过在内水面上配置源点的方法得到了唯一解的积分方程,并通过叠加物体内部积分方程而得到了便于求解的方形矩阵。算例表明:该方法能够消除"不规则频率"的影响,在整个频率内均可得到精确的计算结果;对于大型计算,在计算效率和内存空间的使用上,均较传统的高阶边界元方法有很大优势。     

京沪高铁大汶河特大桥钻孔桩基完整性检测

简述了大汶河特大桥钻孔桩基完整性检测方法,详述了低应变反射法和声波透射法检测原理、流程、条件及检测过程;通过实际检测成果分析,低应变反射法和声波透射法检测具有使用设备轻便、人员少、成本低、速度快、检测效果准确的特点。     

基于LES方法圆柱绕流三维数值模拟

该文采用计算流体软件CFX5中Large-eddy simulation(LES)模型计算了均匀流场中三维圆柱绕流的水动力特性。使用有限体积法对三维N-S方程进行求解。数值模拟着重研究了高雷诺数时展向各截面的压力、阻力、升力及涡管特性。数值计算结果表明:展向各截面柱体受力关于中截面对称且小于二维情况,柱体周围流场呈现明显的三维特性。     

一维对流扩散方程的独立覆盖分析方法

针对现有的各种数值方法在求解一维对流扩散方程时容易出现的数值振荡、假扩散等计算稳定性和计算精度不足问题,提出应用独立覆盖流形法进行数值求解的新思路,即分区的多项式级数逼近。基于标准的伽辽金法推导一维对流扩散方程的独立覆盖流形法求解公式。采用场变量的一阶导数在独立覆盖之间的窄条形覆盖重叠区域是否连续的后验误差估计方法,通过覆盖加密和级数升阶的h-p型混合自适应进行自动求解。给出的稳态和非稳态分析算例结果表明:分区级数的数值解稳定地逼近于精确解,最终两者很好地吻合;对于对流占优问题,自适应求解可以有效避免数值振荡。另外还尝试了将数值解代回微分方程计算残差作为误差指标,如果能使微分方程逐点满足,那么将是对数值解最严格的误差判断。     

求解二维浅水流动方程的Godunov格式

采用网格变换和Strang算子分裂,以准确Riemann解为基础。建立了求解非平底浅水流动方程的Godunov格式,用“水位方程法（Water Level Formulation)”求Riemann解,结合中心差分和Riemann解离散底坡项,保证了计算格式的和谐性,经验证,方法健全。通用,且分辨率高。     

一类旋涡精确解的构造

Navier-Stokes方程的理解求解能量最充分地反映出流动的细微性质，因而人们总是想给出某些简化情况下的Navier-Stokes方程的精确解来；而求解得面临复杂的数学运算，尤其是Navier-Stokes方程的三维特性及其非线性项难以处理，故要得到精确解是较困难的。从Stokes-Helmholtz分解出发，发现若经过一定的处理，可得到一类旋涡精确解的构造方法，并通过此方法在不同的坐标系下得到了一些新的精确解，并且将很多常见的旋涡流的精确并入到这一体系中来。这种方法给出了这些精确解的更一般的求解途径，可以说明对教科书上的这方面内容的完善和补充，相信必将有助于对旋涡流动的更清楚的了解。     

对流-反应汇方程特征积分有限差数值解法

求物质对流扩散并具有源或汇作用的经典方程的整体数值解是比较困难的,目前多数采用分步求解的办法.本文在前人工作的基础上发展了特征积分有限差求解方法,这种方法能给出方程的整体数值解.文中仅就无扩散情形下对基本方程的解作了介绍,以表明解法的基本思想,同时,在简单的边界条件下,用所介绍的方法对所提问题进行了数值计算,并与解析解和分步求解法作了比较,结果表明,特征积分有限差解法能给出较好的结果.     

层状地基中考虑固结和流变的垂直单桩的理论分析

利用积分方程求解了考虑固结和流变的层状饱和土地基中的垂直受荷单桩问题。为了求解该问题，首先利用层状饱和土的圆形载荷基本解，建立了时域内层状饱和土地基中单桩的积分方程。对所得的积分方程进行Laplace变换，得到变换域内的积分方程。对变换域内的积分方程采用Schapery逆变换方法得到时域内单桩的近似积分方程。数值求解所得的积分方程可以得到桩的沉降、轴力、剪力和孔压     

经典R-K法在扩散方程数值求解中的尝试

扩散方程,通常是带有初值-边值的时倚偏微分方程.通常数值求解这一类偏微分方程是将偏微分方程转化为初值问题的常微分方程,再对常微分方程进行求解.目前的求解方法普遍使用差分法、有限体积法或有限元法来解方程,但在处理实际问题时,这些方法往往因为解的精度不是很理想而使计算结果不合理。本文尝试用经典R-K方法求解扩散方程,并对R-K方法在扩散方程求解中的优点进行简单探讨。     

管道内绕物体的三维粘性流

本文研究了管道内绕物体的三维粘性流动。采用Green函数方法将基本方程化为求解区域边界上的积分方程,使用空间曲面三角形离散边界,用六节点等参数元数值地求解了积分方程,确定了速度场、压力场和边界应力,算例与解析解比较有较高的精度,一些典型问题的计算结果也是满意的。     

解二加热平板间自由对流问题探讨

本文首先给出了二加热平板间自由对流问题的一阶和二阶摄动解。然后采用数值方法——系数匹配法进行此问题的数值求解,结果证明了两种方法的可行性和数值方法的高精度。     

对流扩散方程局部分析解的数值模拟

本文提出了数值求解对流扩散方程的局部解析算法。首先将方程在一个时间步内线性化，然后，将解表示为初始各单元脉冲解的迭加，如此得到的近似解是由初始单元解表达的解析式，具有与一般数值方法(差分、有限元等)完全不同的优势。分别对一维和二维方程的几个典型算例进行了计算，获得了令人满意的数值结果，精度高且没有稳定性的限制，说明本方法具有较强的应用价值。