Stokes高阶水波对复合圆柱群的绕射波浪力

以单复合圆柱的Ｓｔｏｋｅｓｎ阶绕射波浪力算法为基础，建立了对复合圆柱群波浪力的相应计算形式．分析了对慢收敛无限自由面积分的两种处理方法；

有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力的实用算法

提出了有限振幅波对复合圆柱绕射波浪力（矩）的一种实用计算方法．在Ｓｔｏｋｅｓｎ阶绕射波速度势已定条件下，用此法可对ｎ＋１阶水波所致波浪载荷进行积分形式的工程估算．实算中对慢收敛的无限自由表面积分可采用数学上的渐近方法化简运算；对直立圆柱第２阶波浪力的实算结果与有关实验数据吻合良好．

地球流体中有限振幅波解的一般形式

从地球流体中非线性波动所满足的方程经行波变换所得的平面自治动力系统出发 ,利用微分方程几何理论 ,揭示了地球流体中几种非线性波动均具有周期解 ,而不存在孤波解的普遍性质。采用在平面自治系统的平衡点附近作 Tay-lor展开方法 ,论证了分式简谐函数是有限振幅波解的一般形式的结论。

深水有限振幅重力波的一种解法

采用变量代换的方法,处理水波的自由边界,获得了新的水波控制方程和边界条件。以摄动法解非线性偏微分方程的近似解析解,求得了与三阶斯托克斯波略有差别的非线性波面和包含振幅的非线性水波色散关系,并且得出了二阶以上的波动势函数在深水情况下不为零的结论。

有限振幅波的三维时域建模

通过对二维算法(Texas code)做扩展,建立了求解扩展版KZK(Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov)方程的三维时域有限差分算法。该算法先将KZK方程变换成TBE(Transformed Beam Equation),然后依次求解衍射(抛物线近似条件下)、热黏滞吸收、弛豫和非线性作用。数值仿真了圆形、矩形和方形阵列的非线性声场,与前人的结果相符,证明了算法的有效性,并分析了把弛豫吸收系数当成热黏滞吸收系数引入空气中的参量阵的模拟会带来的误差。

有限振幅脉冲波在管道中的传播

本文分析有限振幅声波在刚性管道中的传播.首先讨论忽略管壁阻尼影响时Burgers方程的解,以反对称N波解为基础,获得了非对称的N波解,能更好地适配实际产生的N波。然后把管壁阻尼的影响作为小量进行修正,获得了广义Burgers方程的近似解.文中对实验测试作了扼要介绍,表明理论预测与实验结果良好相符.

深水表面有限振幅周期波的稳定性

本文研究了无限深流体中非线性定常表面波的稳定性(Lamb 1964,Moiseev 1960).在第1节中,将带有自由表面的理想流体动力学方程转换为有关正则变量的方程:以正则变量来表示波形和表面速度势函数.通过引入正则变量,可以将表面波的稳定性问题视为色散介质中非线性波这一更具普遍性问题的一部分(Akhmanov 1964,Zakharov 1965).本文其余部分的结果也适用于一般情况.在第2节中,使用与van der Pohl类似的方法,得到了一个用于描述小振幅近似下的非线性波的简化方程.如果假设波包很窄,方程将特别简单.该方程具有精确解,该解近似于一个有限振幅的周期波.在第3节中,研究了有限振幅周期波的不稳定性,发现了两类不稳定性.第一类不稳定性是破坏不稳定性,类似于等离子体中波的破坏不稳定性(Oraevskii&Sagdeev 1963,Oraevskii 1964).在该类不稳定性中,一对波被同时激发,其频率之和是原始波频率的整数倍.对于毛细波,破坏不稳定产生得最快;而对于重力波,破坏不稳定产生得最慢.第二类不稳定性是负压类型的不稳定性,它是由于非线性波的波速依赖于振幅而产生的,这导致波的调制率被无限放大.当非线性波通过色散介质时,如果色散关系对波数的二阶导数的符号与因非线性效应导致频率漂移的符号不同,则会产生此类不稳定性.正如Litvak A N和Talanov V I(1967)所提到的那样,这类不稳定性已经在非线性电磁波中被独立发现.

三层密度分层流体界面内波三阶Stokes解的研究

以小振幅波理论为基础,利用摄动方法研究了三层密度分层流体的界面内波,给出了各层流体速度势的三阶渐近解及界面内波波面位移的三阶Stokes波解。结果表明:界面内波波面位移的三阶Stokes波解描述了界面波的三阶非线性修正及两界面波之间的三阶非线性相互作用;波速不仅取决于波数和各层流体的厚度,而且还与波幅有关。

小振幅波有限差分方法数值模拟

文章研究了二维水槽下线性势流方程小振幅波的数值解,采用Crank-Nicolson隐式有限差分方法对线性势流方程组进行离散.通过坐标变换将随不规则物理区域变换成一个固定的正方形计算区域,运用交错网格对计算区域进行分割。数值模拟自由面小振幅波的波高,计算出自由面波高的误差值.数值结果表明数值解很好地吻合解析解以及小振幅波具有驻波的线性特征和波节不动性。

基于保真振幅单程波方程的叠前AVP成像方法

基于共聚焦点技术的叠前AVP(振幅随射线参数变化)分析与常规叠后反演方法相比优势明显,但传统通过褶积和互相关运算来实现的方法依赖于聚焦算子,而在复杂构造区走时计算困难且子波难以精确提取,从而导致了聚焦算子不准确,而且褶积和互相关运算会影响信噪比和分辨率,基于此,本文提出了基于保真振幅单程波延拓算法的叠前AVP成像方法.该方法利用保真振幅傅里叶有限差分延拓算法实现两步聚焦,分别生成共聚焦点道集和网格点道集,既充分利用了保真振幅延拓算法在振幅保持方面的优势,也可以发挥傅里叶有限差分方法对复杂构造区横向变速适应性强的优势,而且两步聚焦过程都不需要聚焦算子,从而解决了传统方法中走时计算和子波提取的问题.模型试算结果表明了方法的正确性和可行性,而针对实际地震资料的试处理结果与传统方法相比具有更高的信噪比和分辨率,表明了方法的有效性.该方法为复杂构造区油气检测提供了一种新的地球物理依据.

用ALE有限元法建立二维数值波浪水池

从ALE描述下的Navier Stokes方程和连续方程出发 ,对数值波浪水池进行分析 .通过对各种边界条件的处理建立了合适的二维数值波浪水池 .通过对二阶Stokes波的探讨 ,阐明了此数值波浪水池是有效合理的 .

基于比例边界有限元法的Lamb波在板中传播的模拟分析

基于比例边界有限元法对Lamb波在板中遇到多裂纹、内置竖向和横向裂纹以及凹陷时的传播行为进行模拟,在入射波模态为S0和A0这2种情况下,改变内置裂纹的开裂角与深度、凹陷的弧度,对反射波的模态振幅进行分析。研究表明,在同一薄板上,不同的裂纹形态对于波形的增幅有所不同。反射波的模态振幅随着裂纹深度与开裂角的增大基本呈增大趋势,Lamb波的激发模态为A0时,随着板中内置裂纹开裂角的增大,反射波模态振幅的增大效果与激发模态为S0时相比更为明显。当激发的入射波模态为S0时,反射波中的模态振幅随着板上凹陷的减缓,减小幅度更大。

在流动管道中有限振辐波的传播

本文讨论了在流动管道中有限振幅波传播的一种计算方法。该方法基于:(1)如果知道管道某位置的压力和速度的同步时间历程:利用特征线方法,就能计算管道任何位置的压力和速度的时间历程。(2)由于速度时间历程的测量难度很大,故利用管道上相邻两点的压力同步时间历程来计算该两点的速度时间历程。(3)速度的初值可用控制流量,多次迭代计算得到。(4)管端参数λ和β是研究管端反射的重要参数。本方法取得了理论与实验结果十分一致的良好结果。

基于边界造波法的波浪数值模拟

基于N-S方程,采用VOF方法追踪自由面,借助FLUENT软件中的用户自定义(UDF)功能,通过定义入射边界处的速度和波面解析表达式,实现了线性小振幅波和非线性二阶Stokes波的模拟。计算结果表明,基于边界造波法模拟的波形与解析方法值符合较好。通过改变入口边界的自定义函数,可实现更加复杂的非线性波的模拟,为研究波浪与各种海工结构物的相互作用问题奠定了一定的研究基础。

三维非均匀介质中真振幅地震偏移算子研究

利用三维非均匀介质中的波动方程 ,进行振幅保真波场偏移算子分解 ,得到用于真振幅偏移的单程波方程 .经过数学推理 ,导出裂步Fourier法真振幅偏移和Fourier有限差分法真振幅偏移的算子方程 ,并给出其具体的实现过程 .

基于归一化波场拆分互相关成像条件的叠前逆时偏移方法

本文基于高阶精度有限差分算法实现了声波方程叠前逆时偏移,并引入完全匹配层吸收边界来消除边界反射能量。基于模拟数据,通过对波场拆分互相关成像条件与震源能量归一化互相关成像条件进行分析,尝试结合两者分别在噪声消除以及改善成像振幅方面的优势对现有成像条件做进一步改进。通过模拟数据和实际资料的试处理,表明改进后的成像条件有效地消除了偏移噪声,同时获取的成像振幅能够提供相对于常规方法更为准确的界面反射系数信息。

Atlantic blocking events in a simplified nonlinear baroclinic model for local finite-amplitude wave activity

为研究北大西洋阻高的形成机制,本文在局部有限振幅波活动(LWA)框架下进行了一系列数值实验.采用的数值模型能显式地描绘出两种重要的大气内部动力过程,即非线性纬向位涡通量和Rossby波包传播.模拟结果显示,这两种动力学过程均是形成大西洋阻高的重要机理.具体地,非线性纬向位涡通量和Rossby波包传播,分别是大西洋阻高南部和北部LWA形成的主导因子.因此,本研究综合了前人关于大西洋阻高的研究成果,为其形成机理提供了新的认识.

基于保幅单程波延拓算法的叠前AVP成像方法

基于共聚焦点技术的叠前AVP（振幅随射线参数变化）分析方法与叠后反演方法相比具有明显优势。目前通过褶积和互相关两步数学运算来实现的方法依赖于聚焦算子。而在复杂构造区走时计算困难且子波难以精确提取．从而导致了聚焦算子不准确，而且会影响信噪比和分辨率。为了进一步提高对复杂构造的适应性以及振幅保持性，文中提出了基于保幅单程波延拓算法的叠前AVP成像方法。具体的延拓算子选取保幅傅里叶有限差分延拓算子，从而可以充分发挥保幅傅里叶有限差分延拓算法在复杂构造适应性及其保幅性方面的优势。该方法在继承了传统叠前AVP成像方法优势的同时，能够更好地适应复杂构造，因而能够得到质量更高的成像结果。

钢筋混凝土包护结构应力波传播特性研究

采用数值计算法，研究了应力波在钢筋混凝土包护结构中传播特性。针对两种注浆特性的混凝土钢筋包护结构：混凝土注浆脱空50％和混凝土注浆完全脱空，建立了两组对应的钢筋混凝土包护结构数值模型。通过ANSYS／LS—DYNA有限元软件计算得到应力波在两组模型中传播的时域信号，根据所得的时域信号分析得出应力波在两类模型中传播的固结波速和平均振幅比。结果表明：在注浆脱空50％情况下固结波速处于3200-4300m／s范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而增大，平均振幅比处于0．15～0．85范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而减小；在注浆完全脱空情况下固结波速处于3400-4400m/s范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而增大，平均振幅比处于O．1～0．75范围内，并随着注浆脱空尺寸的增加而减小。

不同波浪理论下风机支撑系统的动力响应

针对海上风机动力响应问题,依据修正的小振幅波理论、Airy波理论以及Stokes五阶波浪理论,建立了风机系统模型,输入P-y曲线,并模拟施加波浪、潮流荷载、风荷载等,得到了不同波浪理论下风机支撑系统的动力响应。结果表明,不同波浪理论下支撑系统最大水平位移、转角和弯矩均存在一定差异,振型和自振频率基本一致,Stokes五阶波浪对整个支撑系统的影响最显著,其次是Airy波和经修正的小振幅波。在风机设计时必须选择合适的波浪理论,分析风机在风浪流作用下的动力响应,为风机承载设计和疲劳设计提供基础资料。