聚焦波浪在潜堤上传播变形的数值模拟

该文以一组色散关系得到改进的完全非线性Boussinesq方程建立了一个波浪模型,通过与均匀水深条件下聚焦波浪的实验结果进行对比说明该模型可以很好的模拟聚焦波浪,然后应用该模型聚焦波浪在一前后坡度对称的潜堤上的非线性传播变形。结果表明：随着水深的减小波峰越来越尖,波谷越来越平坦,所对应的能谱在高次谐频部分也有较大的增长,但在堤顶部分和反变浅区域,波浪的群性随着水深的增大而越来越不明显,对应的频谱表明在这段区域内有反向能量传递存在。另外,在反变浅区域主波频率附近的自由波能量有所增加,这说明频率的峰度也会减小。     

波浪在潜堤上传播的非线性参数分析

利用完全非线性Boussinesq方程数值模型,通过与不规则波浪理论谱、物理模型实验进行了对比验证,证明了该模型模拟不规则波浪的有效性。应用该模型研究了不规则波浪在缓坡潜堤上传播时,波浪非线性参数的变化。波浪在经过缓坡潜堤过程中,波浪的不对称度有一个由负变正的过程,并且最小值出现在堤顶前部区域,最大值出现在堤顶后部区域。波浪的偏度在变浅区逐渐增大,在堤顶中部区域达到最大值,之后偏度在反变浅区逐渐减小到零附近。极值出现的位置可能是潜堤受波浪冲刷破坏比较严重的位置。基于几个典型位置波面过程线的波形变化及其波浪谱变化分析了这些参数变化的原因。分析了变浅区、反变浅区、堤顶区三个区域不对称度和偏度随Ursell数的变化关系,并给出了变浅区和反变浅区波浪的不对称度和偏度与Ursell数之间的经验公式,并与相关研究进行了对比。     

潜堤上孤立波传播的格子Boltzmann法数值模拟

基于格子Boltzmann法建立求解不可压缩的Navier-Stokes方程的数学模型,对孤立波与矩形潜堤和半圆形潜堤的相互作用过程进行了研究。通过建立二维数值水槽,采用Rayleigh推板造波,模拟了孤立波越过潜堤的过程。通过模拟速度场和自由表面,证明该模型能很好地模拟流动的分离和涡流的产生,结果与已有实验数据吻合。研究表明该模型能够模拟孤立波与潜堤相互作用中的水流分离、涡流产生、波浪破碎和传播等非线性现象。所得结论对于潜堤工程设计具有参考价值。     

波浪作用下抛石潜堤的动态稳定数值模拟

抛石潜堤在港口工程中得到广泛应用, 该文运用离散单元法中的二维颗粒流方法建立了抛石潜堤模型, 分析了刚度和摩擦系数两个细观参数对模型分析的影响。结合工程实例, 合理确定了抛石潜堤颗粒流模型的细观参数, 克服了传统连续介质力学的宏观连续性假设, 形象而直观的模拟分析了抛石潜堤的动状稳定破坏。研究表明, 在波浪荷载作用下, 抛石重量是影响失稳的主要因素, 其次是堤顶宽度及断面坡度。抛石重量越大, 堤顶宽度越大, 断面坡度越缓, 则抛石潜堤的整体稳定性越好。应用此结论, 针对该工程, 对抛石潜堤进行了结构优化, 得到不同的抛石块体以及不同的断面形状的优化潜堤结构。     

变形Boussinesq方程的双孤子解

1　引　言由于线性物理正日益完善及自然现象本质上是非线性的 ,非线性物理的研究正吸引着越来越多科学家的注意力。为了求解非线性物理问题 ,人们需要建立各种各样的方法。在线性物理中 ,傅里叶变换和分离变量法是两种强有力的方法 ,反散射方法 [1] 正是傅里叶变换在非线性物理学中的推广 ,然而分离变量法在非线性物理学中的应用一直没有得到令人满意的推广。近几年来 ,人们利用对称性约束 (或称L ax对的非线性化 )方法建立了形式变量分离方法 [2 -4 ] 。通常该方法用来求单孤子解 ,本文利用形式变量分离方法来寻求变形 Boussinesq方程 [5…     

利用数值耗散层改进Boussinesq模型的无反射边界条件

Boussinesq 方程是近年来比较理想的模拟近岸波浪的一个模型, 它可以考虑波浪的色散、变浅和非线性等一系列因素, 其数值模型的吸收边界通常使用一种能在较大的频率范围内减弱波浪的数值海绵层。该文从理论上提出一种利用数值耗散模拟波浪无反射边界条件的方法。通过模拟规则波和随机波在水槽的传播表明该方法可以达到与海绵层相同的效果。由于该方法不需要修改模型代码, 仅需在开边界处增加一段网格逐渐增加的耗散带, 操作简便, 有很强的实用性。     

箱形船体波浪和波浪压力的非线性时域模型

该文将耦合计算模型应用于计算固定箱形船体上非线性波浪压力,研究了将该准三维模型应用于物体三维波浪压力的计算能力.为了提高计算强非线性波浪的能力,在方程中加入了高阶非线性项,并进行了箱体波浪压力的测量模型实验,以验证计算结果.计算模型将船体底面以下水域取为内域,其余水域为外域.内域用欧拉方程计算,外域采用Boussine...     

双曲型缓坡方程的数值求解

双曲型缓坡方程是研究波浪在近岸缓坡区域传播变形的一种有效波浪数学模型。对Madsen和Larsen 提出的双曲型缓坡方程进行了数值模拟,数值模拟中采用时间层同步空间层交错的有限差分格式对双曲型缓坡 方程进行数值离散,并结合两个典型算例对所采用的数值模型进行验证。数值计算的结果表明,该数值模型可 有效地应用于双曲型缓坡方程的数值求解。     

焊接变形有限元数值模拟分析

环形薄壁焊接结构在生产实践中有着广泛的应用。在现行工艺条件下统计火焰筒衬套组件焊接变形基本规律。并采用有限元分析软件ANSYS模拟火焰筒衬套组件焊接过程,模拟马鞍与内环焊接过程的温度场及变形情况;模拟结果表明:径向最大变形为0.494mm,而在其对应的180°处变形为0.756mm。通过理论计算,内环与马鞍焊接后径向最大变形为1.25mm,与实际焊后测量结果相符。总结模拟变形规律,为控制焊接变形措施提供理论依据。     

大爆破爆炸冲击波在破碎岩体间传播的数值模拟研究

大爆破过程中产生的能量大部分作用在周围岩体破坏上，部分能量转化为冲击波在破碎岩块间传播，同时对已破碎的岩块再次产生松动破坏。应用流体力学方法，建立了以可压缩湍流流动为基础的爆炸冲击波在破碎岩体间传播的数学模型。通过数值分析和模拟结果表明，破碎岩体的障碍物作用对爆炸冲击波的传播存有激励机制。岩石的破碎是由于冲击波和爆炸生成气体膨胀动力共同作用的结果。当冲击波在破碎岩块间传播时，湍流流动受壁面的影响很大。冲击波在通过孔隙后其波阵面的压力衰减程度较大。速度通过孔隙过程中增加的幅度较大，而温度的变化不明显。     

应力波在杆形部件中的传播与反演设计

应用矩阵方法，研究了应力波在弹性杆形部件中的传输特性。推导了以顺波、逆波为状态向量的应力波传播方程和杆形部件的作用力、速度传播的特征矩阵；探讨了特征矩阵及各元素的表达形式和特性；定义了部件透射率和反射率。基于给定部件的特征矩阵，采用多项式根的替换方法，反演递推求解出给定部件等透射率的部件设计方案；从设计方案的多项式根的分布状态和部件外部形态等方面探讨了设计方案数与离散单元数的关系。     

Longshore Submerged Wave Breaker for a Reflecting Beach

This paper considers the effect of a hard-wall beach on the downstream side of submerged parallel bars in a breakwater. In previous research, it was assumed that the beach can absorb all of the transmitted wave energy, when an optimal dimension for a submerged parallel bar is obtained and the wave amplitude is reduced as more bars are installed. However, for a hard-wall beach there are waves reflected from the beach that change the long-term wave interaction. We adopt the linear shallow water equations in Riemann invariant form and use the method of characteristics, in a procedure applicable to various formations of submerged rectangular bars. The distance from the parallel bar (or bars) to the beach determines the phase differences between right running waves in the beach basin and whether they superpose destructively or constructively before hitting the beach, to define the safest and the most dangerous cases. Our numerical calculations for one bar, two bars and for periodic rectangular bars confirm the analytical formulae obtained.     

应力波在泡沫铝夹层三明治板中传播规律的数值研究

根据 Gibson 理论模型确定出泡沫铝的力学参数,设计出不同密度组合的5种数值计算模型,利用非线性动力学程序 LS-DYNA 研究了爆炸载荷作用下,应力波在泡沫铝夹层三明治板中的传播规律。对其缓冲吸能、衰减应力波特性进行对比分析。研究结果表明：由 Gibson 理论模型确定出的泡沫铝力学参数,在 CrushableFoam 本构模型中能够较好地反映应力波在不同介质界面间的反射与透射情况,与弹性波理论吻合度较高。在总体密度相同的情况下,H-M-S 梯度结构对爆炸冲击波具有更好的缓冲效果。其对应力波的持续削弱能力和爆炸冲击能量的持续吸收能力都要强于其他结构。     

Uniqueness Theorems for the Reduced Wave Equation with two Unbounded Media(Dedicated to Professor You Zhaoyong for his 60th brithday)

In this paper we prove the uniqueness of solutions to the reduced wave equation with two inhomogeneous, unbounded media in n dimensions.     

异型防爆墙抗空气冲击波的数值模拟

通过对比广泛认可的空气冲击波计算经验公式,验证了运用动力有限元软件AUTODYN 2D进行数值模拟计算冲击波问题的可行性与准确性;运用AUTODYN 2D计算了4种不同形式防爆墙在相同爆源距时各防爆墙的抗冲击波能力,其次计算了随爆源距的减小各种防爆墙的冲击波超压峰值减弱率均值,并对比分析了其变化趋势,得出4种防爆墙中(b)、(c)、(d)型防爆墙的冲击波超压峰值减弱率均值是随爆源距的减小而递增的,防爆效果较好。     

《基于谱元法的梁结构中Lamb波传播特性研究》

把谱元法应用于结构中弹性波的传播的模拟,建立基于二维谱元法的梁结构模型,提出模拟结构裂纹损伤的节点分离法;研究无损伤和含有损伤的铝合金梁结构中Lamb波的传播规律,通过和理论解对比,验证谱元法模拟结构中Lamb波传播的有效性;研究不同程度损伤对响应信号的影响,探讨了梁结构损伤识别方法。结果对基于Lamb波的结构损伤识别方法的研究具有借鉴意义。     

TNT装药爆炸波在刚性平面上方传播反射的数值研究

为研究爆炸冲击波传播和平面反射现象,运用显式非线性动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对柱形TNT装药在刚性平面上方爆炸产生的冲击波的传播和反射进行了数值模拟,将数值计算结果与试验结果和公式计算值进行了对比,结果表明利用数值模拟能够较好地反映压力场分布情况及爆炸冲击波传播、正反射、正规斜反射到马赫反射的演变过程;研究了装药形状对反射平面测点超压的影响。