波—流在摩阻地形上的综合传播

本文采用波浪缓坡方程抛物型近似方法，研究了缓变地形上波－流共存情况下的传播问题。文章首先提出了包含摩阻项在内的抛物型控制方程，然后结合波－流作用守恒方程和文献（８）的成果，给出了波能衰减率的简便形式。算例表明，本文提出的计算方法可用于大型水域实际工程设计中波浪要素的计算。     

水锤计算中摩阻的处理方法

总结瞬变流控制方程摩阻项积分的处理方法,指出这种在传统的拟恒定摩阻假设基础上的处理方法存在问题,着重阐述国外对瞬变流的非恒定摩阻问题的研究进展,分析评述了几类典型的非恒定摩阻模型,并指出一些新思路和研究方向.     

倾斜底坡上波浪的传播与破碎

本文根据TUMMAC方法探讨了孤立波、微幅波和二阶Stokes波在1/30底坡上的传播与破碎,并采用示踪法测得了相同底坡上濒临破碎波的速度场。与前人的实验结果相比较表明,计算所得的波浪外形变化是一致的,依据运动学标准所得的各项破碎指标也大致相同;与岩垣及本文实验结果比较表明,速度的分布趋势也是一致的。     

基于EIT摩阻模型与随机摩阻模型的水击随机分析

在以往水击随机分析中,摩阻按确定量考虑,其影响往往被忽略;而实际的水击过程中,摩阻为非恒定值,为一不确定量,文中研究非恒定摩阻对随机水击波动过程的影响.从水击的基本方程出发,分别建立了基于广义不可逆热力学理论的水击随机模型(EIT摩阻模型)与含有随机摩阻项的水击随机模型(随机摩阻模型),采用矩特征线法对水击过程进行数值模拟.算例表明,与采用恒定摩阻的水击随机分析比较,本文提出的两种随机模型在计算最大水击压力值的同时,可以模拟水击压力的波动过程,而且随机摩阻模型的数值计算更为简便.     

水锤计算中摩阻的处理方法综述

管道流体摩擦引起两个问题：数值计算上摩阻项的(显)隐式有限差分近似;(非恒定)摩阻引起的水锤波衰减。后者一直未得到合理解释。本文先总结传统的在拟恒定假设基础上对摩阻的处理．再着重阐述国外对瞬变流下的非恒定摩阻问题的研究进展,并指出一些新思路和研究方向。     

沙波形态对波浪要素的响应

针对波浪作用下沙质底床上普遍存在的沙波现象,从沙波尺度角度出发,采用1957—2018年共385组野外实测资料和水槽试验资料进行拟合分析,得到基于近底波浪水质点运动强度的沙波波高、沙波波长计算公式。结果表明:与Ni81规则波、Ni81不规则波、VR89和GK04等4种典型模型对比,新的沙波波高和沙波波长计算公式具有更高的计算精度且表达形式上更具一般性;利用该沙波形态计算公式可改进床面粗糙度的计算方法,当应用于波浪底摩阻系数的求解时计算结果与实测数据较为吻合,即沙波形态对底边界层有效粗糙度的影响显著;新的沙波波高和沙波波长计算公式可较好地应用于波浪底摩阻系数的计算。     

黄河下游河道摩阻计算方法研究

动床阻力的确定在冲积河道洪水演进模拟与河床冲淤计算中是非常重要的环节,也是河流动力学研究中难度最大的课题之一。早期钱宁等学者以Einstein和Barbarossa成果为基础,绘制了水力参变数ψ和摩阻参数A的关系图,建立了黄河下游动床糙率关系曲线及表达式。近期马睿在补充实测资料与分析归纳基础上,将ψ≤0.5的点群分布与原点据统一给出幂级数形式的糙率关系,即摩阻关系曲线。为克服该曲线的局限性,本文根据动床沙波形态随着水流强度大小而变化的物理图形,利用典型资料及新的试验点据,重新确定马睿摩阻曲线表达式中的系数,建立黄河下游动床摩阻关系曲线及其表达式。该表达式体现出接近静平床状态下沙波阻力未形成前水流阻力不大的实际情形,揭示了当水流强度由小增大时,床面会依次出现静平床、沙纹、沙波发展、消衰至动平床甚至逆行沙波的全过程。利用黄河下游2450组实测资料验证,结果表明,本文摩阻公式计算的水深与实测值颇为相近,相关系数达0.872,相对误差仅为16.3%。在此基础上,利用张红武流速分布公式替换对数流速分布公式,不仅避免了借助校正参数需多次试算方面的麻烦,还克服了对数公式在近底流区容易出现不合理数值的固有缺陷,进一步提高黄河下游摩阻计算的精度和使用价值。     

考虑材料特性E,ν不确定的随机边界元法

本文把边界元的灵敏度分析与摄动法相结合，提出了随机边界元法，利用这种方法，可以计算结构响应的均值和标准差，估计由于材料特性Ｅ，ν的不确定性导致的响应误差。     

波一流在摩阻地形上的综合传播

本文采用波浪缓坡方程抛物型近拟方法,研究了级变地形上波─流并存情况下的传播问题。文章首先提出了包含摩阴项在内的抛物型控制方程,然后结合波─流作用守恒方程和文献[8]的成果,给出了波能衰减率的简便形式。算例表明,本文提出的计算方法可用于大型水域实际工程设计中波浪要素的计算。     

An iterative Rankine boundary element method for wave diffraction of a ship with forward speed

A 3-D time-domain seakeeping analysis tool has been newly developed by using a higher-order boundary element method with the Rankine source as the kernel function. An iterative time-marching scheme for updating both kinematic and dynamic free-surface boundary conditions is adopted for achieving numerical accuracy and stability. A rectangular computational domain moving with the mean speed of ship is introduced. A damping beach at the outer portion of the truncated free surface is installed for satisfying the radiation condition. After numerical convergence checked, the diffraction unsteady problem of a Wigley hull traveling with a constant forward speed in waves is studied. Extensive results including wave exciting forces, wave patterns and pressure distributions on the hull are presented to validate the efficiency and accuracy of the proposed 3-D time-domain iterative Rankine BEM approach. Computed results are compared to be in good agreement with the corresponding experimental data and other published numerical solutions.     

不平水底浅水波问题的位移法

该文研究考虑不平水底的二维浅水波问题的位移法。利用水平位移与竖向坐标无关的假定,建立了基于位移的浅水波方程和相应的Hamilton变分原理。针对文中提出的基于位移的浅水波方程,利用有限元和保辛算法建立了相应的计算格式。最后给出一个具有抛物线型河床的浅水周期晃荡算例。数值算例表明该方法可以有效模拟带动边界和不平水底浅水波问题。     

白石水库泄水排沙底孔三维有限元静力分析

按水库运用的3种工况，采用三维有限元法，分析了在各种工况下泄水排沙底孔的应力分布规律，为优化底孔布置和结构设计提供了科学依据，对深入了解底孔运行后的工作性态有重要意义。     

坝基渗流的边界元分析

采用边界元法分析了坝基渗流问题,并与有限元法和裂隙网络法的计算结果进行了比较。结果表明,用边界元法处理同类问题,具有方便、快速、精度高等优点。     

波浪力计算中的一个新边界元方法

本文就波浪与结构物作用问题，提出了一个新的高阶边界元方法。较之Ｅａｔｏｃｋ Ｔｏｙｌｏｒ和Ｃｈａｕ的方法，本文在体内附助积分方程中应用了满足刚性水面条件和弱刚性底面条件的简单格林函数。计算速度相应地有所提高；漂浮结构的积分方程更为简洁；计算结果与Ｅａｔｏｃｋ Ｔａｙｌｏｒ和Ｃｈａｕ的方法具有几乎相同的精度和收敛速度。     

三维泰勒展开边界元方法及其数值验证

边界元方法广泛应用于势流问题的求解,其分为常值面元法和高阶面元法两类.研究表明:常值面元法在计算光滑物面处的切向速度时精度较好,而在物面拐角处的切向速度精度则很差;而采用高阶面元法可以改进其精度,但高阶面元法在处理非光滑边界处主值时比较困难.为此该文提出了泰勒展开边界元方法(TEBEM方法).该方法主要通过对边界积分方程中的偶极强度进行泰勒展开并保留至一阶导数项,同时在格林第三公式中关于场点沿边界取切向导数封闭方程组,然后联立方程组直接求解出速度势及其沿物面的切向速度.通过与传统分布源方法的数值计算比较发现,采用TEBEM方法计算非光滑边界处的切向诱导速度的精度有相当大的提高.     

采用边界元法确定坝基面渗透压力

由于边界单元法只需在边界上剖分单元,且容易处理无限边界问题,所以在计算坝基面渗透压力时较有限元法具有明显的优势。介绍了坝基面渗透压力的计算理论及其边界元数值算法,并给出了应用算例。由算例分析可以看出,采用边界元法计算坝基面渗透压力,计算程序简单,占用计算机内存少,计算速度快,且计算精度较高。     

曲线坐标系下波浪传播的数学模型及其比较与验证

引入自适应网格技术,建立了曲线坐标系下考虑能耗影响的缓变水深水域波浪传播的数值模拟模型,通过在模型中引入能量耗散项以更好地处理全透射边界。基于原型缓坡方程,完善了等水深的轴对称双导堤水域内波浪传播的精确解表达式及其计算结果;提供了等水深的环形河道水域内较为详细的精确解。在极坐标系下就等水深的轴对称双导堤水域内波浪的传播,推导了缓坡方程的小角度抛物近似模型的解析解表达式。就上述两水域内波浪传播的数值模拟模型的数值解、抛物近似模型的解、精确解进行了详细比较,说明数值解与精确解相吻合、数值模拟模型比小角度和大角度抛物近似模型具有更高的精度。数值模拟模型能较好地模拟水深复杂变化的地形上波浪的传播,能有效反映波浪传播过程中的多种物理现象。     

任意形状复合油藏压力动态的边界元分析

油气藏形状对井底压力动态响应有着显著的影响,常规的解析方法只能计算规则形状油气藏的井底压力响应。该文建立了任意形状复合油藏不稳定渗流的数学模型,并将区域分割法与边界元方法相结合,研究了任意形状复合油藏不稳定压力响应的计算方法,应用杜哈美原理考虑了表皮效应与井储系数对井底压力动态响应的影响。绘制并分析了复合油藏的典型曲线,通过分析指出油藏的边界性质会影响典型曲线后期形态,而内区形状的也可能掩盖复合油藏典型曲线的特点。     

应用比例边界有限元法研究波浪与带狭缝三箱作用的共振现象

比例边界有限元法（SBFEM）是一种半解析的新数值分析方法,比完全数值方法具有更高的分析精度.本文应用该方法求解波浪与有限水深中三个相同,但之间存在狭缝的二维固定方箱的作用问题,为波浪与多模块超大型浮体的相互作用提供一些规律。文中给出了各箱的波浪力及反射、透射系数的数值结果,与BEM结果进行了比较,吻合良好.发现波浪与三箱的作用存在双共振现象而且中间箱的共振形式与两边箱不同.进一步分析了箱体吃水深度、狭缝宽度和箱体宽度对三箱共振频率的影响.这对超大型浮体水动力分析和结构设计具有一定的参考价值。数值结果证实该方法用较少单元便能得到精确结果,这为超大型浮体的水动力分析提供了一个可行的分析方法。