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。

多向不规则波浪模拟的降维方法

基于多向不规则波的3种传统Monte Carlo模拟方法,提出了相应的时空随机场源谱表达,通过引入随机函数的降维思想,推导了3种多向不规则波模拟的降维方法,实现了仅用2个~4个基本随机变量即可精确表达多向不规则波随机场。数值算例表明,采用三种降维方法模拟所得代表性样本集的有效波高均符合规范要求。同时,代表性样本集的二阶统计量(模拟值)与目标值拟合一致,且总体上比传统Monte Carlo方法精度更高,验证了降维方法的有效性。此外,通过对比分析三种降维方法的模拟精度和效率,建议了最适用于工程应用的多向不规则波模拟方法,这为结合概率密度演化理论进行海洋工程结构在随机海浪作用下的动力可靠度精细化分析提供了有效途径。