利用瞬态面波运动学特征探测地下障碍物的研究与实践

城市工程物探中的面波勘探主要以多道瞬态面波的速度探测为主,在实际应用中常遇到地表条件复杂、作业时效要求高的情况,限制了该方法适用性。本文通过对瞬态面波传播机理的深入分析,全面总结了瞬态面波在运动学方面的特征,对如何运用这些特征开展地下障碍物快速探测提出了新的认识。在工程实践中,改进优化的探测技术与作业流程取得了显著的工程效果,切实提高了瞬态面波在城市地下障碍物探测的运用范围和时效。

基于计算流体动力学方法的两栖飞机规则波中运动特性研究

针对水陆两栖飞机加速起飞运动过程受波浪干扰问题,本文基于Star-CCM+平台数值模拟技术,引入SST k-ε湍流模型求解RANS方程,VOF方法捕捉自由液面,DFBI模块以及重叠网格技术模拟水上飞机六自由度运动,建立了一套波浪中水陆两栖飞机加速滑行起飞运动特性研究方案。以波长和波高为变量,探讨了加速滑行过程中上述变量对水上飞机升沉、纵摇运动响应以及机身重心处垂向加速度的影响规律。结果表明:随着波长增加,飞机升沉运动先增加后缓慢变化,飞机重心垂向加速度、纵摇角加速度和纵摇峰值集中在波长为2~3倍机身长度海况范围内;随着波高增大,飞机升沉、纵摇运动及重心垂向加速度最大值随之增大,且长波中的运动变化量较短波中更大;机翼气动升力数值模拟结果与计算值一致,该方案可用于水陆两栖飞机气动力相关计算。

船型网箱运动-波浪场扰动-网衣受力耦合动力响应特性

船型网箱是一种由大型浮体、钢架、网衣系统及系泊系统构成的新型海洋养殖结构.大型浮体在波浪中产生的绕射和辐射作用会对波浪场产生扰动,进而改变网衣受力,这种相互作用此前还未被研究过.本文基于势流理论求得绕射波和辐射波在网衣周围波浪场的速度传递函数,同时采用莫里森方程求解计及波浪场扰动的网衣水动力载荷;对网衣水动力载荷与浮体运动不断迭代计算,实现计及网箱运动-波浪场扰动-网衣受力耦合效应的船型网箱动力响应分析;最后,研究了不同幅值的规则波下这种耦合效应对网箱运动、网衣张力、容积损失和连接器载荷的影响规律.结果发现:波浪场扰动对网箱运动和容积损失的影响不明显,但是会导致网衣张力和连接器载荷明显增大,这能够为船型网箱的结构强度校核及安全设计提供指导.

阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性影响研究

[目的]旨在分析阻流板对规则波中船舶阻力及运动特性的影响。[方法]以一条半排水型方尾船为研究对象,基于RANS方法并结合重叠网格技术进行阻流板安装前后船舶在规则波中的阻力与运动特性数值仿真,总结船舶阻力、姿态与运动响应随波长与航速的变化规律。[结果]结果表明:阻流板在规则波中的减阻率比静水减阻率大1.03%~2.43%;阻流板对垂荡和纵摇传递函数的影响随着波长的增大而变大,λ=2L_(PP)工况下的垂荡传递函数T_(F3)和纵摇传递函数T_(F5)平均降低了3.5%和1.4%;当船舶出现甲板上浪时,阻流板可使T_(F3)和T_(F5)的降低率分别达到9%和3%。[结论]研究方法与研究成果可为船舶节能装置设计与性能预报提供技术参考。

细长潜器在内孤立波作用下大幅运动的轨迹和姿态

海洋内部的大幅内孤立波可能会威胁到潜器的航行稳定性和安全性,为探究潜器迎面遭遇内孤立波时的运动特性,建立两层流中细长潜器结构在内孤立波作用下的大幅运动时域求解模型。考虑潜器各运动自由度耦合引起的非线性作用力,潜器受到的内孤立波力采用Morison方程和Froude-Krylov力计算,由内孤立波传播引起的静力变化通过对潜器表面静压强积分计算。通过与计算流体力学数值仿真结果和物理模型试验结果对比验证模型的精度,并计算SUBOFF潜器在两层流中不同潜深、不同航速时迎面遭遇KdV型内孤立波后的运动轨迹和姿态。数值仿真结果表明:内孤立波作用下,位于密度分层界面上方和分层界面处的潜器沿内孤立波传播方向运动,位于密度分层界面下方的潜器逆着内孤立波传播方向运动;垂向上潜器会发生大幅掉深,且先下沉再上浮;不同潜深、航速下潜器表现出不同的运动轨迹和姿态。

P波入射下饱和冻土自由场地地震地面运动分析

地震波的放大或衰减受场地条件的影响,因而选择符合实际情况的场地模型来分析地震地面运动极为重要。为了研究西部高寒地区冻土场地的地震地面运动特征,基于弹性波在单相弹性介质与冻结饱和多孔介质中的传播理论,建立了P波入射下基岩上覆饱和冻土自由场地模型,求得了平面P波入射情况下基岩上覆饱和冻土自由场地地震地面运动的解析解答。通过数值计算,分析了平面P波在不同入射角度下,入射频率、孔隙率、介质温度、胶结参数和接触参数等物理力学参数对饱和冻土自由场地地震地面运动的影响规律。分析结果表明:平面P波的入射频率对基岩上覆饱和冻土自由场地地表位移有显著影响。基岩上覆饱和冻土自由场地的水平位移随着平面P波入射频率增大而减小,竖向位移随入射频率增大而增大;孔隙率的增大也会导致饱和冻土自由场地水平位移增大,但其增幅随着平面P波入射角度的增加先增大后减小,竖向位移也增大,但增幅随入射角度增加逐渐减小;冻土场地中介质温度的降低会导致饱和冻土自由场地的水平位移和竖向位移减小。这表明冰相对于冻土场地中地震波传播具有重要影响;此外,泊松比也会对自由场地的位移产生一定影响,水平位移随泊松比增大而减小,增幅随平面P波入射角度增加先增大后减小。随着泊松比增大,饱和冻土自由场地的竖向位移显著增大,增幅随平面P波入射角度增加逐渐减小;接触参数的增加会导致自由场地的水平位移增大,增幅先增大后逐渐减小。同时,地表竖向位移也会增大,但增幅逐渐减小。

利用P波质点运动估算中国东北地区固定台站地震计方位角

现代地震研究依赖于可靠的三分量观测数据,地震计的北分量是否严格指北将直接影响研究的准确性。然而,受台站附近磁异常或人为安装错误的影响,地震计的方位角可能出现偏差。基于东北地区154个固定台站2020年的远震数据,利用P波质点运动方法,估算了每个台站的北向分量方位角,以判断台站地震计是否存在方位角偏转问题。结果表明,84%的台站运行良好,12%的台站存在方位角偏差绝对值过大(>20°)或分量极性反转等问题。此外,分析后发现方位角偏转较大会导致H-κ叠加方法计算得到的地壳厚度和地震波速比出现偏差。因此,为确保地震学分析的可靠性,固定台站的地震计方位角需要进行定期校标。

电磁涡旋波斜平面旋转目标运动参数估计方法

相较于传统平面电磁波,电磁涡旋波具有螺旋分布的波前相位、特殊的环形天线方向图、独特的涡旋方位维信息等特点。近几年来,得益于其特殊的物理特性,电磁涡旋波在目标运动参数估计领域受到了广泛的关注,其目标多普勒效应具有线性多普勒与旋转多普勒两维多普勒信息。现有参数估计方法实现了运动平面与涡旋天线口面平行时的目标旋转参数测量。然而,目标斜平面旋转下,现有方法将不再适用。基于电磁涡旋波所提供的目标旋转多普勒信息,提出一种斜平面旋转目标运动参数估计方法。该方法推导了一般形式下旋转目标的多普勒信号模型,通过分析斜平面下的多普勒信息特征,建立了目标运动参数表征式,给出了斜平面目标旋转参数的计算方法。最后通过仿真分析,验证了模型及参数计算方法的正确性及有效性。

小波包融合CWT的运动想象脑电信号识别算法

针对传统时频分析方法处理运动想象脑电信号时存在时频分辨率差和分类正确率低的问题,提出一种基于小波包变换(WPT)并优化连续小波变换(CWT)的特征提取算法。对原始信号进行4层小波包分解,提取与运动想象执行时事件相关同步/去同步(ERD/ERS)显著频段的小波能量特征,重构该频段数据作为CWT的输入数据,利用CWT得到最优时段下的时频特征,通过支持向量机(SVM)对提取的特征集进行分类,对比验证单特征与融合特征在整个时段和最优时段的平均识别率。在BCI Competition Ⅱ的Data Ⅲ数据集中,该方法在最优时段的平均识别率为89.04%,最高识别率达到91.68%,验证了小波包融合CWT特征提取算法的有效性。

椭圆形悬浮隧道管节沉放过程的波激运动特性分析

为了理清悬浮隧道施工过程中波浪参数与沉放体系中管节运动规律、系泊锚索张力的关系,以沉放过程中的大尺度椭圆形悬浮隧道管节为研究对象,基于ANSYS-AQWA软件采用数值模拟方法分析管节在规则波作用下的波激特性。在通过已有悬浮隧道管节的缩尺模型试验验证本文所用数值方法正确性的基础上,研究波浪环境中大尺度椭圆形悬浮隧道管节运动的时程历程曲线、RAO曲线以及锚索支撑的索力分布规律,得到沉放系统时域、频域运动特性与波浪参数(周期、波高、入射角)及管节的沉没深度、浮重比(BWR)之间的变化关系。结果表明:1)波高、周期增大时,管节位移与缆绳缆力均显著增加,增至一定程度时管节位移出现非线性特征,锚索出现松弛现象。2)在入射角增大的过程中,垂荡RAO曲线图分布规律基本一致,横摇值增大,纵摇值减小。3)不同沉没深度时横荡RAO曲线规律一致;垂荡RAO曲线对沉没深度非常敏感,其增加时垂荡值减小;沉没深度越大,横摇RAO值越小。4)管节浮重比减小时,管节横荡位移幅值减小,变为周期运动或准周期运动,缆索索力均大于零,松弛现象消失,索力时间历程呈现准周期规律。

海洋内孤立波作用下潜体运动响应特性研究

2021年4月印度尼西亚海军“南伽拉402”号潜艇在巴厘岛以北约60海里(111.12km)处发生沉没,分析表明大振幅海洋内孤立波作用可能是事故原因之一。基于大振幅内孤立波eKdV理论与Morison公式建立了内孤立波作用下潜艇的运动学模型,揭示不同内孤立波振幅、潜艇潜深条件下潜艇的运动响应特性,进一步说明内孤立波可能造成印度尼西亚潜艇失事。结果表明:内孤立波对潜艇的运动状态产生巨大影响。垂直方向上潜艇在短时间内产生大幅度掉深,而水平方向上其运动方向在密度界面上或界面处与内孤立波传播方向一致,界面下则相反,且内孤立波产生的垂向力矩可能造成潜艇倾覆。不同波幅、潜深下潜艇表现出不同的运动响应规律。研究表明印度尼西亚潜艇失事可能是潜艇执行任务过程中遭遇了较大振幅内孤立波,导致其发生大幅度、迅速掉深。

基于提升小波变换的布朗运动的生成算法

文中基于提升小波系数,首先提出了一种生成标准正态随机数的新方法与多维Brown运动生成算法,且给出了1维,2维与3维情形的模拟。然后将小波系数应用于金融模型中,利用小波系数讨论了典范双因子Vasicek模型。最后给出了显式表达式和数值模拟。

小波辅助的最小二乘配置在板块运动中的应用

在块体运动监测中,同一区域块体运动整体上表现出趋势性,局部区域又表现出随机性和不规则性。基于此,文章采用最小二乘配置模型确定我国大陆主要块体运动模型。针对速度场数据被污染的情况,采用小波变换对其进行处理,减少数据污染的影响。实验结果表明,运动参数的精度有一定的提高。

动态波康复仪联合凯格尔运动对产后盆底功能障碍性疾病初产妇盆底肌功能的影响

探究动态波康复仪联合凯格尔运动对产后盆底功能障碍性疾病初产妇盆底肌功能的影响。方法 选取我院收治的72例产后盆底功能障碍性疾病初产妇(对照组36例实施凯格尔运动,观察组36例实施广东科美生命产业集团有限公司(以下简称“广东科美”)设计开发生产的动态波康复仪【型号:ONDI-R-01】联合凯格尔运动,比较两组产妇的盆底肌平均肌电压、治疗效果、不良反应发生情况。结果 观察组的盆底肌平均肌电压更高(P<0.05),观察组的治疗总有效率更高(P<0.05),观察组的不良反应发生率更低(P<0.05)。结论 通过结合动态波康复仪ONDI-R-01与凯格尔运动,能够显著提升产后盆底功能障碍性疾病初产妇的盆底肌功能治疗效果,其不仅有效减少了治疗时间,而且极大地增强了患者的康复信心,并在很大程度上预防了疾病的复发。

平板运动试验T波假性正常化与冠状动脉狭窄的关系

目的探讨平板运动试验时T波假性正常化与冠状动脉狭窄的关系。方法选取2019年6月~2021年12月就诊哈尔滨医科大学附属第四医院心血管内科,且心电图提示T波异常(包括低平、倒置)患者,完善实验室相关检查、超声心动动图、平板运动试验及冠状动脉多排螺旋电子计算机断层扫描血管造影或冠状动脉造影检查。排除心肌梗死(包括急性心肌梗死与陈旧性心肌梗死)患者,收集临床相关资料,进行单因素及多因素Logistic回归分析,明确T波假性正常化与冠状动脉狭窄的关系。结果本研究共入选97例患者,将T波假性正常化及冠心病危险因素进行单因素及多因素Logistic回归分析,发现男性(OR=13.871,95%CI:1.980~283.672,P=0.023)及T波假性正常化(OR=0.227,95%CI:0.055~0.891,P=0.035)与冠状动脉严重狭窄相关。男性为危险因素,而T波假性正常化为保护因素。结论非心肌梗死患者平板运动试验时出现T波假性正常化提示冠状动脉严重狭窄可能性不大。

规则波作用下养殖工船的运动响应特性

采用模型试验和计算流体力学(CFD)方法对一艘新型深远海养殖工船在规则波下的运动响应特性进行研究。针对载液率为81.5%的满载工况,将养殖水体替换为固体,探究自由液面对运动响应的影响;考虑载液率为81.5%和47.4%的2种载液状态,分析载液率对运动响应的影响。结果显示:数值计算结果与模型试验结果吻合良好;自由液面效应和较高的载液率均增大了横摇运动固有周期,减小了横摇运动响应幅值算子(RAO)峰值;自由液面效应和载液率对养殖工船的纵摇运动影响不大。

各向异性和倾斜界面介质中P波质点运动的理论模拟与应用

P波质点运动已经成为研究地震台站下方浅部地壳S波速度结构的一种重要手段.然而,现有研究主要基于水平层状各向同性介质的假设,对于各向异性和倾斜界面对P波质点运动的影响仍缺乏系统研究.本文通过理论模拟初步研究了各向异性和倾斜界面情况下的P波质点运动特征.模拟结果表明,各向异性和倾斜界面会使P波质点运动随反方位发生周期性变化,而且这种变化具有频率依赖性,反映了结构的垂向变化.四川盆地是研究青藏高原生长与物质外向逃逸的重要场所.本研究以盆地内部的宽频带流动地震台站S124为例,探讨利用P波质点运动研究浅部地壳各向异性和界面几何结构的可行性.研究结果显示,台站下方~4-5 km以浅的地壳具有明显各向异性(~20%),且其快轴方向(近东西向)与川中走滑断裂带走向一致.这表明研究区浅部地壳的变形模式可能主要受到断裂构造的控制.本研究的理论模拟和初步应用均表明,利用不同频率P波质点运动的反方位变化能够有效约束浅部地壳的各向异性和/或界面几何结构.

左行运动激波主导的管内流动特性研究

为了分析左行运动激波主导的管内流动特征,本文采用非定常数值仿真方法,对亚声速进口条件下等直管道内左行运动激波传播与演化特性、左行运动激波/边界层干扰特征开展研究。研究结果表明:在出口周期性强压力脉动干扰下管内存在连续的左行运动激波,该左行运动激波传播特征具有相似性,激波强度、传播速度按幂函数规律衰减。气流经过左行运动激波后总压、总温、静压阶跃式升高,随后受膨胀波影响气流总压、总温、静压下降;左行运动激波/边界层干扰诱发形成翼型回流区,该回流区随运动激波强度衰减逐渐减小。理论与数值分析表明存在左行运动激波后速度为零和运动激波两侧总压相等的两个临界状态。波前马赫数低于临界值或左行运动激波强度高于临界值时,左行运动激波后为倒流、波后总压高于波前。

长峰与短峰不规则波对船舶运动与波浪载荷的影响分析

[目的]为了研究真实三维海况短峰波中船舶运动与波浪载荷响应,克服现阶段二维长峰波假设的思路束缚,提出一种短峰波中船舶运动与波浪载荷的预报方法。[方法]基于频域谱分析法和概率统计法,预报二维长峰不规则波及三维短峰不规则波中船舶运动与载荷响应的短期及长期统计值,并分析短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应的影响。随后,基于水池模型试验和大尺度模型海上试验,对比验证长峰与短峰不规则波中船舶运动与载荷短期响应谱及概率统计值的差异性。[结果]结果显示,在同等级海况下迎浪航行时,长峰波会夸大船舶的载荷响应统计均值,而低估真实海浪下的极值载荷;二维长峰波中的船舶运动及加速度能量集中在某一频率附近。[结论]船舶在真实三维海浪中的运动与载荷响应与二维长峰波中的响应存在显著差异,短峰波方向函数对船舶运动与载荷响应有着显著影响。

基于离散小波变换的卷积自编码运动想象脑电信号的分类

左右手运动想象脑电信号(MI-EEG)分类准确率低,制约了相关脑-机接口技术的发展。实验采集了16名健康受试者的运动想象脑电信号,提出了一种基于离散小波变换(DWT)和卷积自编码(CAE)的运动想象脑电信号分类算法。利用离散小波变换将EEG转换成时频矩阵,输入到卷积自编码网络中进行脑电信号的特征分类。该算法在实验数据集和公开数据集上测试都得到了较好的分类结果,静息-想象左手、静息-想象右手、想象左手-想象右手3组EEG在实验数据集上分类准确率分别为97.36%、97.27%、86.82%,在公开数据集上分类准确率分别为99.30%、98.23%、92.67%。离散小波变换结合卷积自编码网络模型在左右手运动想象脑电信号分类应用中比其他深度学习方法(CNN、LSTM、STFT-CNN)性能更优。