水中声波之间非线性作用时能量变化的分析

为研究声波之间的变参数相互作用,以伯格斯方程为基础,用谱分解方法推导了泵波与弱信号波整倍频率相互作用后弱信号波的数学解析式,研究了弱信号波在受到泵波不同频率、幅度和初始相位干扰时的能量变化情况.研究表明:二者频率比为2时,信号能量变化最大,可达9.84 dB;随着幅度比增大,信号能量变化减小;频率比大于3时,可不考虑二者初始相位差对信号波能量变化的影响;间断距离内随着传播距离的增加,弱信号波能量变化增大.     

噪声与单频声波非线性互作用规律

针对随机噪声和单频波在非线性介质中的互作用现象,本文研究其传播过程中不同频率的能量演化规律,讨论随机噪声场在加入强单频波后对其功率谱的影响规律。从Rudenko推导的噪声和单频波的非线性互作用方程出发,理论研究其中能量在不同距离的功率谱变化,并利用有限差分方法,数值求解噪声与单频波非线性互作用过程中不同距离的功率谱。给出了不同情况下强单频波对随机噪声能量在频域范围的重新分配规律,结果表明:对于高频波频率比噪声频率高的情况,噪声的能量被调制到高频及其谐波两侧;高频波频率在噪声频带内会使原噪声在频域展宽;有限振幅噪声能量的转换效率在加入高频波情况下将会提高。     

一种新的高斯双模态随机疲劳损伤分析方法

为能够准确地对高斯双模态随机过程的疲劳损伤进行评估,提出了一种名为改进频带法的疲劳损伤频域计算方法。该方法从功率谱分割的角度出发,首先分别将低频模态和高频模态的功率谱密度函数分割成很多份极窄的频带,利用损伤等效原则进行等效转换,得到相应的等效窄带过程。然后,将高频等效窄带过程向低频等效窄带过程再次进行等效转换。在此过程中,为考虑低频模态与高频模态之间的相互作用,引入与一个高、低频模态频率比、能量比以及S-N曲线材料参数m有关的修正因子对总零阶谱矩进行修正。最后,利用窄带过程疲劳损伤解析解即可计算高斯双模态过程的总疲劳损伤。以时域雨流计数法计算的疲劳损伤结果作为基准,分别采用理想矩形双模态谱和真实双模态谱进行数值试验,将该方法与多种现有频域疲劳损伤分析方法进行了对比。研究结果表明,提出的改进频带法与传统频域方法相比,具有计算精度更高并且易于编程的优点,该方法在实际工程应用中将具有很大的潜力。     

大振幅波非线性传播的频率特性

为研究大振幅波在介质中非线性传播的频域能量变化问题,采用频谱分解方法对单频及多频大振幅的传播规律进行了分析.对不同形式的单频大振幅波传播过程中的基频波能量变化及谐波幅度增长情况进行了比较;同时分析了多频大振幅波非线性传播过程中,各频率声波相互作用情况,通过仿真研究了影响基频波能量变化的因素,其中高频波频率是影响基频波能量变化的主要因素,并通过谱分解方法得到了多频大振幅球面波和柱面波的非线性传播规律.     

改进的适应谱Pushover方法评价桥梁结构的抗震性能

利用完全解耦的方法对适应谱Pushover方法进行简化,建立了更适于工程实际应用的改进的适应谱Pushover方法(IASPA法).利用该方法对四种典型地震动作用下的桥墩进行计算分析,并将计算结果与倒三角分布模式、均匀分布模式的Pushover分析的结果和非线性时程分析的结果进行对比研究.结果表明,改进的适应谱Pushover方法比其它两种Pushover方法的计算结果更接近于非线性时程分析的结果,从而验证了该方法的有效性.     

基于非下采样剪切波变换的医学图像融合算法

为了解决单一模态医学图像的局限性,提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的多模态医学图像融合方法.该方法利用NSST将待融合的医学图像分解成低频系数和高频系数,并利用区域能量加权(WLE)的方法对分解后的低频系数进行融合,使用区域能量和平均梯度加权的方法对分解后医学图像的高低频系数进行融合,采用NSST逆变换重建融合后的图像.选择信息熵、平均梯度和空间频率3个参数作为融合图像的客观评价参数,结果表明,该方法取得的融合结果比离散小波、轮廓波和非下采样轮廓波变换等传统方法更好,计算效率更高.     

岸式振荡水柱波能转换装置的数值模拟

针对岸式振荡水柱波能转换装置(OWC)的能量转换效率问题,采用基于域内源造波技术的时域高阶边界元方法(HOBEM),同时在气室内引入压强模型耦合气液相互作用,建立了自由水面满足完全非线性边界条件的二维时域数值波浪水槽模型。通过数值计算研究了岸式振荡水柱波能转换装置的前墙入水深度、前墙厚度、气室宽度及入射波要素对气室内波能转换效率的影响。结果表明:岸式振荡水柱波能转换装置存在一个明显的共振区间,前墙入水深度、厚度与气室宽度的减小均会导致共振频率的增大;前墙尺寸的变化对低频区能量转换效率的影响很小,而气室宽度的变化会影响整个工作频率区间的能量转换效率。     

超大型船舶变截面梁分段模型的载荷试验研究

为了验证船体弹性效应对波浪载荷的影响,在拖曳水池进行了某超大型高速船舶的分段模型试验.介绍了分段模型的设计原则,并改进了传统的分段模型,采用变截面梁对船体刚度进行模拟,分析了不同航速与模型分段数量对总弯矩响应中高频和低频成分的影响,并对极限海况下规则波和不规则波中的弯矩响应进行分析,发现了颤振现象,计算了颤振响应在总弯矩中所占的比重.最后,分别依据刚体理论、线性与非线性水弹性理论对该船的波浪载荷进行了预报,通过比较发现刚体和线性水弹性计算结果与低频弯矩吻合很好,而非线性计算结果与总弯矩吻合更好.     

三列不同相位原波形成的参量阵声场研究

参量阵能生成低频、高指向性声束,在海底地层剖面测量、掩埋目标探测与识别、水下通信等水声工程领域有着广泛的应用。理论研究表明,当三列原波相互作用时,能形成具有两个差频分量的参量阵辐射系统,但尚未有文献对受原波相位影响的多频参量阵声场进行系统分析。基于此,本文综合计算精度和效率的需求,借鉴算子分离思想,利用时频域相结合的方法求解KZK方程,实现对三列不同相位原波相互作用形成的参量阵声场的描述。计算结果表明:参量阵差频信号的声压幅值随着原波相位的改变而改变,并且原波相位均为零时,两个差频分量的声压幅值最大。最后进行了试验研究,实验结果与仿真结果吻合较好。     

半潜柱体垂荡运动二阶水动力分析

非线性波物相互作用一直是深海工程领域关心的热点问题,因此有必要采用二阶时域理论对非线性波物相互作用问题进行研究分析.对自由面条件和物面条件进行Taylor级数展开和Stokes摄动展开得到一阶和二阶边值问题.使用基于Rank ine源的边界元法计算每一时刻的流场,并在自由面上采用积分格式的自由面条件;在远方控制面上采用多次透射边界条件;同时,对做强迫正弦垂荡的半潜柱体进行了时域模拟,讨论了二阶水动力对浮体受力的影响,并将数值结果与相关文献中的结果进行了比较和分析.结果表明采用文中方法得到的数值结果准确、稳定和高效.