规则波

摘要： 针对实际工程中的可透浪式斜坡式防波堤结构,在不考虑越浪的情况下,通过物理模型和数值模拟试验相结合的方法,对斜坡式防波堤的透浪特性进行了分析研究,讨论了斜坡式防波堤透浪系数与堤心石粒径、相对堤身宽度等堤身参数以及透浪系数与入射波高、入射波周期和波陡等入射波波要素之间的关系,根据试验结果分别提出了规则波和不规则波作用下不越浪斜坡式防波堤的透浪系数半经验半理论公式。验证结果表明,计算结果与试验结果拟合效果较好,可应用于可透浪斜坡式防波堤透浪系数的估算。

摘要： 稳性控制是船舶航行运动控制的关键环节,由于船舶在海水中航行时会受到规则波、不规则波等载荷的作用,当船舶在外载荷作用下产生的运动超过极限平衡位置时,就可能导致船舶的失稳,造成船舶倾覆等严重事故。因此,船舶领域将稳性控制作为一项重要的研究内容。本文建立船舶运动控制过程多坐标系及坐标转换,利用可控减摇水舱技术设计了一种船舶稳性控制系统,分别从控制系统组成原理、稳性控制系统仿真等展开研究。

摘要： 为研究规则波作用下方形排柱附近流动特性,基于计算流体力学软件FLOW-3D,运用质量源造波方法,离散RNG k-ε方程控制下的雷诺时均Navier-Stokes方程建立无反射三维数值波浪水槽。与物理模型试验结果对比,建立的数值模型性能良好。运用数值计算结果,分析排柱周围自由表面三维运动特征和方形排柱周围速度场与涡量场分布特性,采用无量纲方法分析方形排柱后方波浪透射系数K_(t)的变化规律。结果表明:规则波作用下方形排柱周围流场呈周期性变化规律,最大涡量值在方形排柱单柱的上下游角隅区交替出现。在数值模拟试验范围内,透射系数K_(t)随波陡H_(L)的变化略有波动,但不显著;透射系数K_(t)随相对水深d_(L)的增大逐步减小。

摘要： 台风过境产生极端波浪造成斜坡式海堤越浪,现有计算越浪量的经验公式都存在适用性的问题。为探求台风天气下舟山区域斜坡堤越浪量计算公式,基于VOF方法,对Navier-Stokes方程和k-ε方程进行求解,建立速度边界造波和阻尼消波的数值波浪水槽。在水槽中建立斜坡堤模型,通过改变影响越浪量的相关因素,模拟台风浪条件下规则波作用于斜坡堤发生越浪。将数值模拟结果与物理模型试验结果进行对比,分析确定各因子与越浪量系数的定量关系,提出一种新的计算越浪量系数的经验公式。结果表明,经验公式突出波陡与越浪量的对数关系,相对水深越大,相对堤顶超高越大,μ′值越小,越浪量越小。

摘要： 柔性植被广泛分布于海岸带与内河河岸,其具有良好的消浪效果,十分适合作为生态护岸材料,因此研究在该植被存在时波浪作用下岸滩冲淤演变规律的影响具有重要意义。本文针对规则波作用下对柔性植被沙质岸滩变化的影响,通过物理模型实验,得到不同水深条件、波高、周期等波浪要素情况下岸滩冲淤的模拟结果。实验结果表明,改变水深、波高、波周期对岸滩剖面变化均有影响。其中,槽—坝位置分别随着水深增加、波高减小趋向岸侧迁移,滩肩高度分别随着波高减小、波周期增大而变高。

摘要： 本文研究了船舶艏摇运动失稳及发生横甩运动的临界波高.建立船舶艏摇运动响应单自由度方程模拟船舶艏摇运动,以内倾船为例,分别采用多尺度法和龙格库塔法求解艏摇运动方程.基于多尺度法求出了运动方程的1阶近似解,给出了艏摇运动是否发生失稳的条件以及稳定运动的参数域.针对解析方法得到的稳定域和非稳定域范围,分别选取稳定域和不稳定域内的典型工况,数值求解船舶横艏摇运动方程,得到船舶艏摇角的运动时历曲线,通过数值方法对解析结果进行验证.分析遭遇频率为船舶固有频率的2倍及不同波高下的运动响应特性,通过艏摇角的时间历程曲线和相图判断船舶是否发生横甩失稳现象,得出了船舶的艏摇运动幅值随波高的变化趋势.船舶在2倍频下的艏摇运动随波高变化出现分岔,由分岔图确定船舶发生横甩的临界波高.研究表明,本文建立的艏摇运动和横甩分析模型,采用非线性动力学的分岔方法分析船舶的艏摇运动失稳和预报横甩的临界条件,可以用于进行波浪中船舶的横甩分析,是一种可行的方法.船舶艏摇运动方程中的参数激励项随波高的增加逐渐增加,达到临界波高后,船舶的艏摇角响应幅值会大幅度地增加,船舶发生横甩失稳运动.

摘要： 针对波流相互作用问题,本文研究了均匀流对规则波特性及不确定度的影响规律.在上海交通大学风洞循环水槽中开展规则波与流相互作用的试验;基于雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对规则波与流相互作用问题进行数值模拟;开展了数值模拟结果的不确定度分析.结果表明:顺流情况下规则波波高降低,波峰和波谷更平坦;逆流对规则波的影响则相反,逆流流速达到0.6 m/s时,规则波会被阻隔.无流及顺流工况数值模拟结果对网格尺寸依赖程度都大于时间步长;与无流工况相比,顺流时数值模拟结果对网格尺寸和时间步长更加敏感.

摘要： 为了分析波浪在近岸区域受到水下结构物或地形影响产生的传播变形,本文基于计算流体动力学开源程序OpenFOAM建立了数值波浪水槽,模拟了规则波在潜堤上和椭圆余弦波在潜堤地形上的传播变形,将选定位置处波面的数值结果分别与代尔夫特理工大学的试验数据、基于Boussinesq方程的数值结果相对比,所得的数值结果与已发表的结果均吻合较好.结果表明:使用OpenFOAM可以精确地模拟波浪在潜堤和潜堤地形上的传播变形,将为近岸结构物的相关研究及设计提供可靠依据.

摘要： 为指导V形柔性浮式防波堤设计,采用模型试验和数值仿真相结合的方法开展V形柔性浮式防波堤消波特性的研究.基于AQWA软件对不同布置方式下的柔性浮式防波堤的消波特性进行了数值分析,通过模型试验结果,验证数值计算结果,并探讨相关参数对柔性浮式防波堤消波性能的影响.结果 表明:采用文中提出的数值计算方法得到的消波效率小于物理试验结果,且误差在6％ ～15％,可用于初步设计阶段柔性浮式防波堤的消波效率分析和评估.柔性浮式防波堤对短周期波的消波效果明显,且夹角为60°的V形柔性浮式防波堤消波效果较优.

摘要： 为了研究不同流线型潜体抛石基床上的波生紊流场结构,本文采用粒子图像测速技术获取了规则波作用下的瞬时速度场.周期平均速度场显示,迎浪区域的涡旋主要生成于波谷过程,在迎浪堤脚处形成一个小型周期时均环流系统,矩形潜体迎浪堤角附近还存在一个更强的周期时均环流.背浪区域的涡旋主要生成于波峰过程,形成一对周期时均反向环流,同时背浪基肩上存在一个紊流遮蔽区.矩形潜体的相平均涡旋更靠近堤背,弧形潜体和半圆潜体的相平均涡旋则大致水平向下游对流.上述结果表明,潜体对流场的干扰导致波面和速度场变得不对称,进而影响建筑物的局部冲淤和结构受力,而潜体的线型对背浪面涡旋的分布和传递有显著影响.

摘要： 海岸结构物对波浪的传播和变形有显著影响.为了更好地研究波浪与海岸结构物的相互作用过程,基于Navier-Stokes方程,采用自主研发的CIP模型,模拟规则波的产生及在潜堤上的演变过程.模型采用笛卡尔坐标系,以高阶差分(CIP)方法为流场基本求解器,分步求解Navier-Stokcs(N-S)方程,以改进的THINC/SW(tangent of hyperbola for interface capturing/slope weighting)方法进行自由面捕捉,通过浸入边界法(Immersed Boundary Method)处理固-液-气相互作用.由基于Boussinesq方程推导的动量源项方法模拟波浪的产生过程,并与推板造波方法进行比较,验证了模型中加入动量源项造波方法,可以提高精度和效率.重点研究了规则波在越堤过程中的自由面变化及流场的演变,通过与新开展的实验结果对比验证了计算结果的正确性.结果表明本数值模拟方法能有效模拟规则波与结构物的相互作用过程.

摘要： 针对规则波中迎浪下有航速集装箱船船型阻力增加预报,采用一种改进的三维移动脉动源面元法求解船舶运动,进而通过理论方法求解辐射和绕射增阻.速度势求解引入了格林函数空间线段积分和面元积分方法,辐射增阻采用三维辐射能量法计算,绕射增阻通过二阶波浪力中绕射速度势获得.通过与试验数据对比证明了该理论预报模型在精度和效率方面有明显优势.在此预报结果基础上对经验预报模型提出了改进公式,计算结果表明了改进模型对工程设计具有较好的适用性.

摘要： 本文应用三维势流理论的水动力软件AQWA分析一种新型工程船舶在波浪中的运动响应,新型船为改造的波兰中型集装箱船B-573,设计搭载Pram型艉和POD吊舱式推进系统的新型海工船.本文计算此船在规则波中不同浪向角条件下的六个自由度的频域和时域的运动响应,得到在不同浪向角下船体的响应振幅算子RAO,计算船舶顺浪下不同船速的垂荡RAO以及纵荡、垂荡和纵摇三个自由度的一阶、二阶波浪力,分析结果显示该新船型具有良好的耐波性.

摘要： 为解决波浪的传播变形问题,基于RANS方程结合VOF处理非线性自由面,采用边界造波法建立数值波浪水池,开展规则波在典型斜坡地形上传播的数值模拟研究.结果表明:采用黏性数值造波方法模拟规则波在小范围传播及演化,模拟结果较好,能够满足工程需求;对于精确模拟规则波大范围传播,该方法难度较大,且波长越短,波高越高衰减越严重.

摘要： 本文采用基于RANS方程的黏性数值模拟方法,对某Wigley改型船型在规则波中迎浪航行的阻力性能进行了研究与分析.使用了基于开源CFD软件OpenFOAM开发的多功能求解器naoe-FOAM-SJTU,对航速为Fn=0.2工况下船体的运动响应和波浪增阻进行了计算,并与试验数据进行了对比验证.考虑了不同波长和不同波高的规则波对船体阻力增值的影响,并通过运动幅值响应算子、自由面波形等对波浪增阻的影响因素进行了分析.结果表明航速一定时,在λ/L=1.1附近阻力和运动响应达到峰值,另外短波范围内船体运动辐射增阻的影响不大.

摘要： 基于波浪水槽试验,对挡板在后侧的挡板式防波堤分别在规则波和孤立波作用下对沙质岸滩剖面变化的影响进行对比研究.试验采用1/10和1/20的组合坡进行试验,并分别选取规则波模拟常浪,选取孤立波模拟海啸波,作为两组试验的入射波,考虑挡板在后侧的特种防波堤,并采用不设置防波堤时的岸滩演变作为对照组进行对比试验.试验结果表明:在设置挡板式防波堤后,静水面附近水域岸滩剖面在规则波作用下,最大淤积点高度、最深冲刷坑深度等数据下降幅度更大,且最大淤积点及最深冲刷点向波浪传播方向移动距离更大;在挡板式防波堤附近水域岸滩剖面在孤立波作用影响更小.在规则波作用下,岸滩呈波形淤积,并出现窄深型冲刷坑;在孤立波作用下,岸滩有一处断层式淤积,出现一处宽浅型冲刷坑.由此可知:挡板式防波堤具有保护岸滩、阻碍波浪传播的作用,且在规则波作用下对岸滩的保护作用更加明显.

摘要： 海洋平台服役时不仅长期遭受波浪载荷的作用,而且会出现波浪爬升等非线性现象.恶劣海况下波浪爬升可能会导致水体对平台下甲板形成巨大的砰击压力,破坏平台结构,因此准确预报波浪爬升效应在平台设计及结构安全性方面具有重要的意义.本文以一固定直立圆柱为研究对象,基于自主研发的船舶与海洋工程CFD求解器naoe-FOAM-SJTU,对其波浪爬升和波浪载荷进行了数值模拟.首先通过空场情况下波浪的数值模拟,与理论结果比较,验证了求解器波浪生成的准确性.其次,选用不同的波浪参数,分析波浪周期、波陡参数对直立圆柱周围的波浪爬升、波浪载荷的影响,计算得到的最大波浪爬升值与实验结果进行了比较.探讨了波浪爬升过程中的自由面演化过程以及二次波峰现象.计算结果验证了naoe-FOAM-SJTU求解器可以很好地模拟波浪爬升问题,预报结构物的水动力性能.

摘要： 本研究基于MIKE21BW模型对岛礁附近的波浪场进行数值模拟,对规则波和不规则波情况下的近岛礁波浪传播过程进行模拟.计算给出了目标测点的波高,并与模型试验结果进行了比较,结果表明,数值模拟与模型试验的波高吻合较好.利用MIKE21BW模型能够较好地模拟岛礁附近波浪场的传播过程,对后续的工程建设具有一定的指导意义.

摘要： 在OpenFOAM动边界fixedValuePointPatchVectorField类基础上,通过类继承开发了主动吸收式推板造波边界条件,进而基于二相流动网格求解器interDyMFoam建立了主动吸收式数值波浪水槽.通过VOF方法实时监测造波板前水位,并将其作为反馈信号修正推板位移,实现了规则波与不规则波主动吸收造波功能.通过添加限制器的方法优化了推板慢漂问题,并结合稳定系数法与频域分析法对规则波与不规则波的主动吸收效果进行定量分析,验证了主动吸收式水槽的有效性.

摘要： 本论文探讨Spar型浮体式风力发电机受风与波浪耦合作用下运动之数值模拟研究.研究方法为求解雷诺平均那维尔史托克方程式,搭配适当的紊流模型.风力机为NREL5MW在均匀风速11.4m/s,以及波高4m,周期10秒之规则波顶浪中进行纵摇运动.模拟结果与NREL之资料相验证,误差在5％以内.研究结果显示Spar型浮体式风力机之纵摇运动周期与规则波浪周期相符,风力机纵摇角度范围为-4.56～-6.60度,且风力机在纵摇运动过程中,功率变动量达正负三成,平均功率减少2.79％.

摘要： 本发明属于地球科学技术领域，具体涉及一种基于波原子变换的深度学习抗假频地震数据规则化方法，该方法的步骤为1、训练数据集准备；2、波原子域样本标签准备；3、网络输入与标签设定；4、深度学习网络模型G结构设定；5、损失函数设定；6、网络模型训练；7、地震数据规则化测试。根据地震数据在波原子域的良好分布特征，建立空间域和波原子域联合学习深度卷积神经网络模型，结合空间域和波原子域的特征对地震数据进行规则化，模型的训练评判指标采用空间域、波原子域误差以及f‑k域误差联合约束规则化误差，反馈调整网络参数，提高地震数据规则化网络模型的精度与泛化能力。

摘要： 一种测量余弦波规则形貌结合面切向刚度的装置及方法，属于结合面力学分析和动力学研究领域，具体涉及基于理论公式与装置测量来测量余弦波规则形貌结合面切向刚度的方法。由工作台(1)、固定在工作台上的法向加力装置(2)、切向激光微位移传感器(3)、法向力传感器(4)、上试件(5)、下试件(6)、切向力传感器(7)、两轴移动滑轨(8)、切向加载丝杠(9)减震垫块(10)以及计算结合面力学特性的信号采集系统组成。本发明针对机加工表面存在的规律性和周期性特征，具有加工简单、操控简易等优点，能够实现对具有余弦波规则形貌结合面施加切向正载及偏载加载时的结合面力学特性分析。

摘要： 本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多板和水平多组控制的非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法，用于水池生成高精度的非线性多向不规则波和多向不规则内波。基于垂向多层和水平多板控制的非线性多向不规则波和内波造波系统，其中，包括试验水池（包括消波段）、计算机控制驱动系统、机械传动系统、造波板系统（垂向多板、水平方向多组）和波高监测系统；其中试验水池内在造内波时为密度不同的两层流体，其他情况时为单层流体。本发明通过同时控制水平布置的多组垂向多板造波机构，对两层流体或单层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水池非线性多向不规则波和多向不规则内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

摘要： 本发明公开了一种规则波中船舶骑浪非线性动力学分析方法：建立船舶在规则波中的纵荡运动微分方程；基于分岔非线性动力学理论，采用数值方法计算船舶骑浪运动分岔特性，得到船舶与波浪之间的相对速度随螺旋桨转速变化的分岔图，根据分岔图获得船舶在波浪中行驶时的数值螺旋桨临界转速；将非线性动力学的梅林科夫方法与船舶运动理论结合，基于异宿轨道分析船舶纵荡运动，并求出船舶在波浪中行驶时的理论螺旋桨临界转速，以确定数值螺旋桨临界转速的可靠性；根据分岔图确定船舶骑浪失稳的条件。本发明对规则波中船舶骑浪运动采用非线性动力学分析方法分析船舶安全航行的稳定域，为船舶的安全航行提供分析方法和安全航行依据。

摘要： 本发明公开了一种规则波中船舶横甩非线性动力学分析方法：建立船舶在规则波中的艏摇运动微分方程；根据非线性动力学理论，确定船舶发生横甩运动的稳定域和不稳定域的边界，并得到船舶艏摇运动微分方程解的稳定域示意图，根据稳定域示意图得到艏摇运动微分方程中参数激励项系数的理论临界值；基于分岔非线性动力学理论，采用数值方法计算船舶艏摇运动分岔特性，得到船舶艏摇角随波高变化分岔图，以确定参数激励项系数的理论临界值的可靠性；根据稳定域示意图确定船舶发生横甩的临界条件。本发明对规则波中船舶横甩运动采用非线性动力学分析方法分析船舶安全航行的稳定域，为船舶的安全航行提供分析方法和安全航行依据。

摘要： 摇板式规则波和不规则波造波机，包括造波板，所述造波板是摇摆式结构，其底端与水槽底部铰接，其顶端与连杆连接，所述连杆与转盘连接位置可调地连接到转盘上，所述造波板的摆幅由连杆在转盘上的连接位置来控制；所述转盘与带动其转动的电动机连接，所述电动机上连接有调节其频率的变频调速器。本发明的有意效果：可产生规则波和不规则波，并结构简单、操作简便，适用于各种水槽产生波浪。

摘要： 本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多板和水平多组控制的非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法，用于水池生成高精度的非线性多向不规则波和多向不规则内波。基于垂向多层和水平多板控制的非线性多向不规则波和内波造波系统，其中，包括试验水池（包括消波段）、计算机控制驱动系统、机械传动系统、造波板系统（垂向多板、水平方向多组）和波高监测系统；其中试验水池内在造内波时为密度不同的两层流体，其他情况时为单层流体。本发明通过同时控制水平布置的多组垂向多板造波机构，对两层流体或单层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水池非线性多向不规则波和多向不规则内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

摘要： 本发明公开了一种用于水上飞机着水数值仿真的规则波造波方法。包括下述步骤：a.构建水上飞机静水着水数值仿真模型；b.在所述的静水着水仿真模型上设计初始规则波波浪形态；c.对已设计初始规则波波浪形态的静水着水仿真模型内的质点进行动能赋值，形成水上飞机规则波着水仿真模型。本发明能够大幅提高水上飞机在规则波上的着水数值仿真计算效率和精度。

摘要： 一种推板式规则波和不规则波简易造波机，包括造波板，所述造波板是推板式结构，其位置可调的固定于推杆上，可调节造波板的入水深度，所述推杆与滑轮连接，通过滑轮在轨道上的滑动带动造波板做平推运动来造波，所述滑轮通过连杆连接到转轮上，所述转轮与电动机连接，所述电动机上连接有调节其频率的变频器和调节速度的减速器。本实用新型的有益效果：结构简单、成本低廉、操作简便，可产生规则波和不规则波，适用于各种野外或室内水工试验。

摘要： 摇板式规则波和不规则波造波机，包括造波板，所述造波板是摇摆式结构，其底端与水槽底部铰接，其顶端与连杆连接，所述连杆与转盘连接位置可调地连接到转盘上；所述转盘与带动其转动的电动机连接，所述电动机上连接有调节其频率的变频调速器。本实用新型的有益效果：可产生规则波和不规则波，并结构简单、操作简便，适用于各种水槽产生波浪。