有限深两层流体中水波与水平圆柱潜体的相互作用

研究了有限深两层流体中表面波模态和内波模态的水波与水平圆柱潜体的相互作用问题。在线性势流理论框架内,建立了两种模态入射波作用下,水平圆柱体绕射势的多极展开求解理论。基于所建立的求解模型,对作用在圆柱体上的波浪力进行了数值计算分析,并且与均匀流中情况进行了比较。结果表明了,在入射波的某个频率范围内,流体的分层效应对圆柱体波浪力的影响是不可忽略的。同时,对流域内的绕射速度矢量场进行了数值分析。     

椭圆余弦波对透空直立防波堤波浪力解析计算

根据椭圆余弦波理论与水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了浅水区水波对透空防波堤的波浪作用,并取得了满足椭圆余弦波一阶分量边值问题提法的反射和透射波势的数学解。由此得出作用于直立透空防波堤的水平波浪力和力矩算式,并与浅水条件下的Airy波理论加以比较,说明浅水条件下椭圆余弦波理论更能反映非线性因素变化对波浪力及力矩的影响。     

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。     

神经网络在直墙上波浪力计算中的应用

运用附加动量法和自适应学习速率，对具有一层隐含层的BP网络进行改造，由此建立神经网络模型来计算作用在直墙上的波浪力，将试验值分别与合田良实公式、我国规范中的公式及本文计算结果对比后表明，神经网络模型可用于计算直墙上的波浪力。     

大尺度物体在层化海洋中的波浪绕射和散射理论（Ⅲ）边界元方法

本文利用格林公式，给出了在层化海洋中用格林函数表出的波浪绕射与散射波场中的扰动压力振幅的积分解表达式，并采用Fourier变换方法求得格林函数的解析解，导出了相应的边界积分方程，从而成功地将边界元方法应用于层化海洋中的波浪绕射和散射问题的研究中来。     

随机波浪力连续场的降维模拟

根据水质点的水平速度和加速度过程的功率谱密度,利用线性化的Morison方程,从平稳随机过程自相关函数的角度推导了随机波浪力的功率谱密度函数。在平稳随机过程的源谱表达基础上,通过将标准正交随机变量集定义为仅含1个基本随机变量的正交函数形式,实现了随机波浪力连续场的降维模拟。同时,结合快速傅里叶变换（FFT）技术,给出了随机波浪力连续场降维模拟的快速算法。应用该方法对某一单个小尺度直立圆柱桩所受的随机波浪力进行模拟,给出了随机波浪力过程的均值、标准差、自相关函数及互相关函数等数值特征,并与Monte Carlo方法的结果进行对比分析。研究表明,降维模拟方法具有较高的模拟精度与效率。     

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。     

层次分析法在选择联营体伙伴中的应用

一项大型工程,通常的情况是工期长、投资大、涉及专业广,仅靠一家承包商承担施工是比较困难的,因而承包商常常联合一家或数家承包商组成联营体,以联营体的名义对某一工程项目进行投标。承包商合理选择确定联营体内的伙伴成员时,需考虑诸多因素,可归结为决策问题。本文利用层次分析法对决策进行了确定和分析,建立了数学模型,得出了合理结果,为决策者提供了一个可行的决策支持系统,减少了决策过程的随意性。     

大涡模拟在水下航行体周围黏性流场计算中的初步应用

在空间过滤得到的不可压缩流动的大涡模拟控制方程基础上,利用基于三阶迎风偏置格式的混合差分及二阶中心差分离散控制方程的对流项及耗散项,离散得到的线性方程组通过无矩阵计算的隐式LU-SGS（Lower-Upper Symmetric Gauss Seidel）分步迭代方法求解.利用大涡模拟（Large Eddy Simulation-LES）方法对水下航行体周围的黏性流场及水动力进行了定常数值模拟,计算得到的速度、压力分布及阻力值与试验吻合较好.     

基于分层建体的多孔介质模型在植物消浪模拟中的应用

为了探讨多孔介质模型是否适用于研究破碎波条件下的植物消浪问题,以立面二维自由面紊流模型为工具,建立了基于植物冠层特征的分层多孔介质模型,精细地模拟了近岸破碎波对植物带的冲击,且在瞬时波面形态、波面线、波浪最大爬高、堤脚时均压力过程线等几方面与物模试验成果进行了详细对比。结果表明,分层建体的多孔介质模型计算精度较高,能够很好地模拟植物区的消浪过程,该数值模拟方法可以用于植物消浪问题的研究。     

水下运动体体效应内波理论分析研究

基于势流理论对分层流中运动物体产生的内波进行了分析,其中采用线性自由面条件,通过傅里叶变换法,建立了体效应内波的预报模型,并对跃变分层中水下卵形体的内波进行了计算和分析。计算结果与文献理论结果吻合良好,表明了本研究建立的体效应内波预报模型的正确性。     

Effect of compressive stress on the dispersion relation of the flexural–gravity waves in a two-layer fluid with a uniform current

The explicitly analytical solution is derived for the dispersion relation of the flexural–gravity waves in a two-layer fluid with a uniform current. The upper fluid is covered by a thin plate with the presence of the elastic, compressive and inertial forces. The density of each of the two immiscible layers is constant. The fluids of finite depth are assumed to be inviscid and incompressible and the motion be irrotational. A linear system is established within the framework of potential theory. A new representation for the dispersion relation of flexural–gravity waves in a two-layer fluid is derived. The critical value for the compressive force is analytically determined. The dispersion relation for the capillary–gravity with an inertial surface in a two-layer fluid can be obtained in parallel. Some known dispersion relations can be recovered from the present solution.     

三角门闸首底板内力计算分析

在三角门闸首设计时,往往不计算底板纵向内力;且传统郭氏表法计算底板横向内力时是将边墩和底板分开考虑,忽略了门库段边墩厚度相对较薄的特征,这与实际情况存在偏差。为了改进闸首结构设计,提出了两种简化算法来校核门库内底板纵向内力,同时利用有限元软件建模来验证。对比分析结果可知,在横向,郭氏表法计算的门前段负弯矩偏小,门库段、门后段负弯矩偏大,建议进行多次内力调整;在纵向,两种简化算法和有限元法计算结果接近。     

Numerical simulation of the internal wave propagation in continuously densitystratified ocean

A numerical model is proposed to simulate the internal wave propagation in a continuously density-stratified ocean, and in the model, the momentum equations are derived from the Euler equations on the basis of the Boussinesq approximation. The governing equations, including the continuity equation and the momentum equations, are discretized with the finite volume method. The advection terms are treated with the total variation diminishing （TVD） scheme, and the SIMPLE algorithm is employed to solve the discretized governing equations. After the modeling test, the suitable TVD scheme is selected. The SIMPLE algorithm is modified to simplify the calculation process, and it is easily made to adapt to the TVD scheme. The Sommerfeld＇s radiation condition combined with a sponge layer is adopted at the outflow boundary. In the water flume with a constant water depth, the numerical results are compared to the analytical solutions with a good agreement. The numerical simulations are carried out for a wave flume with a submerged dike, and the model results are analyzed in detail. The results show that the present numerical model can effectively simulate the propagation of the internal wave.     

水下地形超声图像提取与重建

水下地形的测量对研究河流运动与泥沙冲淤具有重要的实际意义。应用B超仪可以采集到水下地形的实时图像,该文据此提出了一种基于B超图像的水下地形边界提取与重建的方法。该方法利用地形的连续性以及B超图像中地形亮带灰度和梯度的变化特征,实现了图像中地形边界线的提取与重建,适应性较好。然后通过曲线拟合和样条插值,重新构建了水下三维地形。研究结果表明:重建后的三维地形与实际水下地形吻合较好,直观可视,再现了水下地形原貌。     

基于有限元法的廖坊灌区渡槽结构内力分析

在实际工程的有限元建模求解过程中,所求解的内力截面往往不是直接由网格单元面构成,无法直接应用有限元内力法求解任意截面的内力值。首先对整体结构构件进行有限元计算,得到网格单元上的结点位移值及对应的应力值等信息;然后将截面所在结构组件的网格单元从三维有限元模型中进行脱离,直接利用"脱离体"网格单元结点的应力值列出截面平衡方程。根据结构力学的方法,可以很方便地对"脱离体"上的"任意"截面的内力进行求解;最后通过一个渡槽的工程应用实例验证了文中提出方法的正确性和可行性。有限元内力法可以很方便地求解结构中指定截面上的内力值,为混凝土结构的配筋设计等提供依据,供工程设计人员参考。     

人字闸门推力对闸首结构内力计算的影响研究

采用水工建筑物设计规范推荐的常规方法计算闸门的闸前结构内力时,计算结果存在偏差。以某船闸下闸首结构内力计算为例,利用三维非线性有限元法和两种常规方法对其展开计算。通过对计算结果的对比分析,认为按照规范计算所得到的支持墙内力过于保守,且对人字闸门之前结构段底板负弯矩估计不足;而第二种常规方法中将人字闸门横向分力分配之后所得计算结果与ANSYS结果较为吻合。     

基于边界元理论求解水下潜艇流噪声的研究

该文运用无紧致声源假定的边界元法和传统的FW-H方程对水滴型潜艇的流噪声特性进行了数值模拟,将数值模拟得到的水听器处的声压值与试验值进行了对比,并研究了两种方法在求解沿潜艇X轴和Z轴上不同特征点处流噪声时的差异.结果表明,对于水听器处的流噪声声压值,边界元法得到的解更接近干试验值,而对于远场求解,两种方法得到的结果相差不大.