基于SSA-CNN模型的双排开孔圆筒防波堤透射系数预测

双排开孔圆筒防波堤是一种新型环境友好型防波堤,对其消浪特性的研究具有重要工程意义。随着人工智能的发展,基于机器学习技术求解防波堤水动力学问题成了一种新的研究范式。本文提出基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型,实现对双排开孔圆筒防波堤透射系数的智能优化预测。结果表明:(1)确定波高、波周期、波长、波速、排间距、开孔率、水深为影响透射系数的关键因子;(2)当SSA-CNN模型的种群数量为10时,对波浪透射系数预测的R2值达到0.9909,平均相对误差相比单一的CNN模型降低了5.07%。研究成果为利用神经网络研究波浪透射问题提供了一种新的优化预测模型。

透空管式防波堤波浪透射系数的试验研究

采用物理模型试验,本文对透空管式防波堤的消浪效果进行了研究。以透射系数Kt为主要参数,探讨透射系数Kt随堤顶宽度B、坡度m、管径D等结构参数及波浪要素的变化规律。结果显示,透射系数Kt随相对堤顶宽度B/L、波陡H/L、相对水深h/L的增加而减小,当相对堤顶宽度B/L大于0.3、波陡H/L大于0.06、相对水深h/L大于0.3时,透射系数Kt均显著减小并逐渐趋于稳定,波浪的消减作用比较明显;透射系数Kt随防波堤坡度m的增加而增大,当坡度m=1:1.5时,防波堤消浪效果较好;组合管径结构型式的消浪效果明显优于单一管径;通过与透空水平板式结构对比发现,相同工况下,透空管式结构的消波效果较好。

基于传递矩阵法的声学覆盖层透射系数预报研究

针对含周期单元声学覆盖层的透射系数计算方法展开研究,提出一种数值加解析的联合方法用于改善计算效率,首先以声阻抗管三水听器双负载法测试原理为基础,建立有限元模型并获取覆盖层的等效传递矩阵,结合多层均匀介质声透射解析理论计算覆盖层透射系数。为验证算法的准确性,将有限元直接计算结果与该算法计算结果对比,结果显示采用该算法在大部分频率范围内能准确预报透射系数。该方法可为有效优化声学覆盖层降噪性能提供理论支撑与方法指导。

新型桩基透空式防波堤透射系数分部计算与数值分析

针对新型桩基透空式防波堤提出一种防波堤波浪透射系数的分部解析计算方法,对波浪透射系数进行分部表示,包括挡浪墙和开孔板、水平平台、桩基3部分,将其透射系数相乘作为整体结构的透射系数。同时,利用FLOW-3D软件进行数值模拟,与分部解析计算结果进行比较,两者具有较好的一致性。此外,利用所提出的计算方法拓展研究了单层板开孔率、水平平台长度2种结构参数对防波堤透射系数的影响,结果表明,该防波堤结构随着水平平台的加长,其波浪透射系数明显减小;当单层板的开孔率ε大于20%时,其对波浪透射系数的影响不再明显。

基于FLOW 3D的密排管桩防波堤透射系数研究

港内波高大小对泊稳条件影响重大。以海外某离岸式化工码头为工程背景,采用新型密排管桩防波堤为研究对象,探讨不同波浪工况下防波堤的透射性能。基于FLOW 3D的有限差分法,建立具有自由水面的三维数值波浪水池,通过与物理模型试验对比验证模型的准确性,分析在不同波陡、不同周期波浪条件下,不同管桩间缝宽的透射系数。结果表明:随波浪周期的增大,透射系数先增大后趋于平缓,当入射波浪周期大于一定范围时,防波堤对于波浪的掩护作用不再增强;在小周期波浪条件下,透射系数随桩间缝宽的增大而增大,当相对缝宽为0.05时,透射系数低于70%。研究结果可为实际工程应用提供指导。

利用广义反射-透射系数方法求解含低速层水平层状介质模型中面波频散曲线问题

在计算面波频散问题的广义反射-透射系数方法基础上研究了含有低速层的均匀平层固体地球模型的面波的频散曲线以及简正振型的计算问题.当不存在低速层时,仅利用陈晓非1993年提出的单一的久期函数对求解这两个问题已经足够.但是当模型中存在低速层时,该单一久期函数在数值求解较低阶模式很困难.本文提出用久期函数族代替该单一久期函数、对不同的简正振型模式采用对应的久期函数来求解的方法,从而更加容易有效地求解较低阶的模式,完善了利用广义反射-透射系数方法求解面波频散问题的理论和算法.

TTI介质qP波入射精确和近似反射透射系数

介质各向异性是影响振幅随炮检距变化(AVO)的重要因素之一.本文将Aki和Richards以及Rüger的方法进行推广,推导出两个弹性倾斜横向各向同性(TTI)介质密接条件下平面波反射和透射系数及其近似式.从位移波函数出发,利用位移连续和应力连续边界条件,建立了TTI介质qP波入射的拟Zoeppritz方程,求解得到精确反射透射系数.在此基础上,利用弱各向异性近似和介质分解理论,推导了TTI介质qP波入射近似的反射透射系数.近似式的物理意义明确,而且精度较高.PP反射系数近似式表明,垂直横向各向同性(VTI)不影响P-P波反射系数的截距(入射角为0时的反射系数),只对梯度有直接影响;而TTI既影响截距,又影响梯度.对于VTI介质,各向异性参数δ控制小角度反射系数,而ε影响大角度入射.但是对于TTI介质,参数ε和δ对小角度反射系数和大角度反射系数都有影响.

声波采油中换能器位置与透射系数的关系

用理论计算和室内实验方法研究了声波采油中换能器位置与透射系数的关系。解释了现有文献中测量结果不一致的现象。同时说明了超声波向油层的辐射能量少、因而辐射效率不高的原因。根据生产现场不同需要 。

潜堤结构型式及其透射系数研究

针对胜利油田某保滩促淤工程,进行了多种方案不同潜堤结构型式的优选,比较了其中四种结构型式,并对这四种结构型式的潜堤分别进行了波浪水槽试验,测试其透射系数,在此基础上,给出了计算潜堤透射系数的经验公式,为工程设计提供依据。

爆炸应力波入射一定厚度结构面时透射系数分析

从波的基本理论出发 ,推导了爆炸应力波入射一定厚度结构面时透射系数的理论计算公式。通过对相似模型超动态应变的测试验证了所得理论公式的正确性 ,并获得了透射率随入射角的变化规律。

一维位势透射系数的计算与谐振隧穿现象的研究

使用具有不同有效质量的一维多阶梯势透射系数的递推计算公式 ,可以方便地计算任意形状的一维分区位势的透射系数。给出了几种位势的透射系数随入射粒子能量变化的曲线 ,研究了谐振隧穿现象。对半导体材料GaAlAs/GaAs/GaAlAs的谐振隧穿现象进行了较详细的讨论。计算结果表明 ,对于两对称方势垒夹一个任意形状势阱的位势 。

斜坡上潜堤透射系数实验研究

潜堤是防止海岸侵蚀常用的护岸建筑物。透射系数是评价潜堤消浪效果的指标。本文在波浪水槽实验基础上,提出斜坡上潜堤透射系数的定义,分析研究线性波和椭圆余弦波作用下斜坡上潜堤透射系数与相对堤顶水深R/Hi,潜堤的相对高程R/d以及相对位置X/L的关系。研究表明相对堤顶水深是影响斜坡上潜堤透射系数最重要的因素,透射系数随着相对堤顶水深的增大而增大。旨在更好地评价近岸海区潜堤的消波效果,为防止海岸侵蚀提供科学依据。

基于耦合反射/透射系数单程波传播算子的地震波模拟研究

单程波近似实际土是一种多次前向散射和单次后向散射近似.利用单程波近似来描述波传播可以极大地节省地震数值模拟的计算时间和内存,实现地震波长距离传播模拟和三维地震模拟快速计算.本文基于单程波近似和波动积分方程的分离变量逼近,从广义Lippmann-Schwinger波动积分方程推导出耦合反射/透射系数的单程波传播算子.该算子由两部分构成:分离变量Fourier单程波传播算子和薄板间的反射/透射系数表达.前者将常规的Fourier分裂步单程波传播算子(SSF)推广适应横向强速度变化介质和大角度传播波场.后者是利用垂直波数来表示反射/透射系数,自然耦合到波场传播的计算过程中,其为地质界面倾角的隐式表达,精确描述振幅随入射角的变化,能适应任意复杂的模型.通过两个数值算例和一个实际地质模型的计算,本文将该方法和边界元法进行了比较,结果表明:在算例给出的介质横向速度变化情况下,本文提出的方法在相位和振幅方面与全波数值方法基本吻合.

透空式梳式防波堤的数值模拟和波浪透射系数的研究

基于FLUENT求解器,采用源函数造波方法建立了三维数值波浪水槽,应用不同的造波源函数生成线性波浪、二阶Stokes波浪和不规则波浪。建立了规则波浪和不规则波浪与梳式防波堤相互作用的数值模型,验证了水平波浪力折减系数和堤前反射率的数值结果;并对梳式防波堤有效减小波浪力的机理进行数值解释。对透空式梳式防波堤的透浪特性进行研究,结果表明堤后的透射波浪随翼板与前墙的距离b/L的增加呈抛物曲线形式变化;随翼板开口高度c/d的增加而线性增加;并基于数值结果给出透空式梳式防波堤波浪透射系数的经验计算公式,便于工程设计的需要。

驻波管中介质板复透射系数的修正计算方法

为提高驻波管中复反射、复透射系数测试精度,基于驻波管中四传感器法,分析了透射管内透射反射波对测试精度的影响,推导出经修正的单层和多层介质板的复反射、复透射系数计算公式.通过对有机玻璃的测试,比较了透射管开口末端和吸声末端对测量结果的影响;通过对海绵与人造革复合结构的测试,比较了声波正、反向入射对复透射系数的影响.实验结果表明,修正公式能够提高驻波管中单层或多层介质板的复反射、复透射系数测试精度,降低对透射管末端吸声性能的要求.对多层均匀介质板,正、反两方向上的正入射复透射系数相同.

基于快速广义反射透射系数方法的面波群速度计算

在利用实际地震资料反演地球内部结构时,群速度往往比相速度更有意义.本文在水平层状均匀介质模型中,用快速广义反射透射系数方法(Pei,2008)计算了基阶瑞雷面波的群速度,并推导了Chen(1993)4×4层矩阵E的逆的解析表达式.文中用数值实验的方法合成了两个典型模型的群速度频散曲线,并与复合矩阵方法计算的结果进行了对比,结果表明本文的方法是切实可行的,与广义反射透射系数方法相比明显地提高了计算效率,尤其是在高频、层厚度大和层数多的情况下表现得变为突出.

电磁波以任意角入射时介质层的透射系数

研究了电磁波以任意角入射到平行平板介质层时，透射系数与入射角、介质折射率、介质板厚度及入射波波长间的关系，并利用数值计算对平板玻璃的情况进行了讨论．

不规则波作用下潜堤透射系数的计算方法及统计分布

通过物理模型试验的方法,研究了不规则波作用下抛石潜堤的透射系数及堤后稳定波高的统计分布。潜堤采用梯形断面形式。通过因次分析,得出影响潜堤透射系数的因子为相对浸没深度(a/H)、相对宽度(B/H)、波陡(H/L)、相对水深(d/H)。根据物理模型试验的结果,得出潜堤前后的稳定波高及潜堤透射系数与主要影响因子的变化规律。其中影响潜堤透射系数最主要的因子为相对浸没深度(a/H)、相对宽度(B/H)。借助MATLAB数学软件平台,将数据进行回归分析,得出不规则波作用下潜堤透射系数的经验公式。最后,得出不规则波作用下潜堤后稳定波高的统计分布。

指数型分层介质粗糙面电磁波透射系数的特征

根据瑞利假设,运用微扰法近似,将透射场按平面波展开,对坐标进行傅里叶变换,研究了平面波入射时的透射散射现象,避免了繁琐的推导和证明;采用指数型粗糙面模拟实际的介质粗糙面,结合其功率谱导出了透射系数计算公式。数值计算结果表明:中间介质介电常数的实部越大,透射系数越大,虚部越大,透射系数越小;中间介质厚度越大,透射系数越小;粗糙面均方根越大,透射系数越大;粗糙面相关长度越大,透射系数越大;透射系数随入射波频率振荡地增大。

基于层状双孔介质的地震波反射和透射系数频散特性研究

本文研究了纵波垂直入射情况下两种介质分界面处的纵波反射和透射系数的频散特性,分界面上下两侧分别为层状双孔页岩介质和层状双孔砂岩介质.当纵波沿垂直于分界面的方向传播至分界面处时,会在上层双孔介质中产生三类反射纵波,在下层双孔介质中产生三类透射纵波.基于层状双孔介质的特性,给出了分界面处的六个边界条件.根据层状双孔介质的波动方程,利用平面波分析得到了纵波的反射和透射系数.结果表明:当多孔介质中存在流体时,纵波的反射和透射系数与频率相关,即存在频散现象.波致流体流动是造成纵波反射和透射系数频散的主要原因.此外,结果还表明局部流体流动引起地震频带内反射和透射系数的频散,宏观Biot流引起超声频带内反射和透射系数的频散.本文同时对岩石参数对反射和透射系数频散曲线的影响进行了研究.