基于Stokes边值理论的大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自经典Stokes边值理论的大地水准面计算模型适用性问题,提出了3种实用化的Stokes积分模型分阶段改化方法,分析讨论了数据截断误差和观测噪声对大地水准面计算结果的影响,设计了改化计算模型的数值检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对3种改化计算模型进行了数值计算实验和精度检核,同时开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Stokes方法计算大地水准面可获得1 cm的内符合度。

基于stokes波浪理论的近海风电基础波浪荷载变化规律

针对近海风电基础所处的环境特点,参考实测资料,选取Stokes波浪理论,对作用在风电基础上的非线性波浪荷载进行了研究。计算得出了波浪特征参数确定时波浪的速度势函数、速度场函数和加速度场函数,通过分析其变化规律,计算出作用于基础的总波浪荷载的变化特征;在利用BP神经网络对波浪特征参数变量和周期内波浪荷载极值变量进行预测的基础上,获得了波浪荷载极值分布的概率密度函数。

Stokes积分中重力异常系统差对大地水准面影响的仿真研究

基于Stokes公式,推导了重力异常系统误差与Stokes大地水准面间的误差关系式;设计了基于EGM2008重力场模型的仿真试验,进行了重力异常系统误差传播的量化计算,验证了误差关系式的可靠性;采用误差关系式估计重力异常系统差对Stokes大地水准面的影响时会受到"误差边缘效应"的影响,经仿真试验给出了积分半径的选取与误差关系式估计精度间的关系。

三阶Stokes型随机波浪载荷谱研究

应用非线性谱分析理论,对三阶Stokes型随机波浪载荷谱进行了分析.将波面方程及海水质点的水平速度用一阶波面的非线性组合表示,导出了随机波浪谱的表达式.为了便于求解随机波浪的载荷谱,将阻力项展开为冥级数形式,并应用非线性谱分析理论,确定了幂级数的系数,进而将波浪载荷表示为一阶波面及其导数的非线性组合.最后得出波浪载荷谱密度的表达式,并应用数值分析方法,得出单位桩柱波浪力及总波浪力谱密度。

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。

对烟幕微粒的终端沉降速度研究

传统烟幕理论认为,在烟幕形成后,烟幕微粒受到重力的作用开始沉降,同时受到空气阻力和浮力的作用,最后使烟幕微粒达到终端沉降速度,这个速度方程可以通过Stokes圆球阻力理论求得,并被用来分析烟幕的性能。本文通过外场实验研究和理论分析认为,终端沉降速度公式并不适合分析烟幕性能。

中国东南陆缘大地水准面的确定

利用我国东南地区１１８２２个重力数据、３０″×３０″数值地形模型和ＷＤＭ９４重力位模型，以Ｓｔｏｋｅｓ理论为基础，采用低通滤波方法处理远区影响，计算了中国东南陆缘２．５′×２．５′格网重力大地水准面，其结果与福建、山东的ＧＰＳ水准相比较，精度分别为±０．１２４ｍ和±０．０６２ｍ。

气液两相水平管流分层——段塞流型转换机制研究

本文根据Stokes溃坝理论 ,提出了一个新的物理模型。通过对段塞单元的稳定性进行分析得出段塞保持稳定的临界液面高度值 ,从而得出分层流向段塞流转换的条件 ,并分析了液体粘度、管径大小对流型转换条件的影响。

近海风电单桩基础所受波浪荷载计算方法研究

中国近海风电工业近年来发展迅速,在近海风电单桩基础的受力分析中,单桩基础受到的波浪荷载的计算精度对工程设计十分关键。文中分析了Stokes二阶、三阶、五阶波浪理论及椭圆余弦波浪理论的理论表达式,并基于伦敦阵列风电场的工程实例,通过MATLAB编程对不同波浪理论的计算值与实测值进行了分析。通过对理论计算值与实测值的精度比较,最后得出结论:椭圆余弦波浪理论的计算精度最高,其计算值平均误差最低达到0.9%,最高仅为1.2%,椭圆余弦波浪理论可以满足近海风电工程设计要求的误差限值(5%),这表明椭圆余弦波浪理论可以为实际近海风电工程设计提供参考。

基于小应变硬化土体模型的大直径单桩海上风力机结构位移响应研究

首先基于能量守恒原理,研究建立风速和浪高的函数关系式,通过该公式和Stokes五阶波理论计算额定风速下海上风力机结构所受浪流荷载并利用脉动风理论计算额定风速下脉动风荷载,其次以4 MW风力机为例,基于正交试验方法和HSS土体本构模型建立有限元模型进行数值计算分析,结果表明:水深小于19 m且符合Stokes五阶波理论的浪流荷载对塔顶、桩顶和泥面的位移时程曲线周期以及位移时程曲线幅值影响不大,风轮机荷载是影响位移时程曲线的主要荷载因素,这种情况下大直径单桩设计可不考虑浪流荷载;桩径和壁厚2个因素不会联合影响塔顶最大位移、桩顶最大位移和泥面最大位移。桩径和壁厚两因素对泥面最大位移的控制存在等效关系,在设计中可选用钢量最小的因素作为大直径单桩设计的主要因素,在满足最大位移控制指标的前提下降低钢材用量。

两种波浪理论下铰接塔平台的非线性运动特性分析

将铰接塔平台简化为底端具有线扭转弹簧支撑,顶端附有集中质量块的水中柔性梁。采用连续介质力学方法,在小变形假设下,应用大挠度理论建立了梁的非线性耦合运动控制方程和边界条件。基于Airy线性波理论和二阶Stokes波理论,应用Morison方程计算梁在水中所受的水动力。运用有限差分法和Runge-Kutta法得到了方程数值解,分析了两种波浪理论下梁的非线性振动特性,讨论了二阶Stokes波的非线性项对运动特性的影响,并对大挠度理论下非线性结构与横截面转角近似下非线性结构及线性结构进行了比较。