二层海洋中波浪对透空双圆柱的绕射作用分析

结构表面布孔可以减弱波浪载荷,而海水的层化将导致表面波和内波的二重绕射作用机制。对此,本文分析并计算了在二层海洋条件下大直径透空双圆柱的水波绕射作用,并分别与均匀海中透空和非透空双柱的相应结果加以比较。计算结果表明,在层化海洋中结构物的透孔性对减弱波浪力有一定影响,密度比变化对内波波浪力影响显著。

基于人工鱼群算法和模糊C-均值聚类的洪水分类方法

为了克服模糊C-均值聚类(FCM)算法依赖初值的缺点,引入人工鱼群算法(AFS)建立一种新的聚类算法,应用于洪水分类研究。该算法将聚类中心看作食物源,通过样本抽样产生初始鱼群,利用人工鱼群算法能全局寻优和快速收敛的特点,得到一个较优的初始聚类结果,再使用FCM算法进行局部搜索,以避免因初值选取不当,而有可能陷入局部最小的缺陷。该方法应用于对西江流域洪水资料的分析结果表明,新算法具有比FCM算法更好的性能表现,使得到的分类结果更加准确合理。

一种广义精细积分法

提出了求解非齐次动力方程特解的一种精细数值积分法,该方法与通解精细积分法具有相同精度.首先选取一个积分形式的非齐次方程特解,将积分区域划分为2^N份,并对之进行精细的数值积分;然后针对载荷为多项式、指数函数及三角函数的情况,将积分求和转化为一个递推过程,按此只需n次矩阵乘法就能计算出积分和,从而得到非齐次方程的特解.该方法的优点是能与通解的精细积分过程有机地结合起来,具有极高的精度和效率,同时还具有较广泛的适用范围.算例结果证明了该方法的有效性.

参考作物腾发量与蒸发皿蒸发量的变化特征及变化原因分析

利用东江流域1961～2003年的气象资料，对参考作物腾发量和蒸发皿蒸发量的变化特征及变化原因进行分析．结果表明：参考作物腾发量与蒸发皿蒸发量都有减少的趋势，参考作物腾发量减少的趋势不显著．蒸发皿蒸发量减少的趋势显著．蒸发皿系数有显著增加的趋势；参考作物腾发量、蒸发皿蒸发量在全流域的空间分布相似，都是南部大北部小，蒸发皿系数的空间分布是北部大南部小；平均温度、日照时数、风速与参考作物腾发量、蒸发皿蒸发量的偏相关系数都为正一目对湿度都为负；日照时数对参考作物腾发量、蒸发皿蒸发量的影响程度都最大，且远大于其它因子．这种效应在夏季表现更突出．温度对参考作物腾发量的影响程度比蒸发皿蒸发量大；参考作物腾发量与蒸发皿蒸发量都有减少趋势的原因首先是日照时数的减小，再是风速的减小；参考作物腾发量与蒸发皿蒸的趋势显著性有差异的原因是温度的增加对参考作物腾发量的影响程度比蒸发Ⅲ蒸发量大。

水体大气复氧能力研究综述

大气复氧是水体中溶解氧的一个重要来源,复氧能力的研究是正确确定水中溶解氧浓度的一个重要课题。通过对大气复氧理论简要分析,指出水体中存在大量气泡情况下,如大坝泄洪下游水体或波浪破碎水体中,不仅需考虑自由液面质量传输,更需考虑气泡界面传质。概括了水体自由界面传质和气泡界面传质计算公式,指出目前还没有一个公式对所有河流水体有较好适用性,而误差较小的公式,也可能漏掉了一个或多个主要的影响因素。引入水体中溶解氧的"有效"饱和浓度和气泡穿透水体的"有效"水深两个参数,指出水中溶解氧的饱和浓度与水深相关,水深越大,溶解氧的"有效"饱和浓度越大,水体中溶解氧浓度愈有可能超饱和。

水文时间序列突变点分析的启发式分割方法

水文时间序列突变点的检测是水文统计分析中的一项重要内容,但由于水文时间序列的非线性、非平稳性,导致对检测水文时间序列突变点的技术要求较高。建立了时间序列变点分析的启发式分割数学模型,以此来分析水文时间序列均值的突变。以理想的水文时间序列为仿真基础,结合合水水库的月径流序列,采用启发式分割算法得出去除周期成分后的月径流序列的突变点,以此证明了启发式分割算法检测水文时间序列突变的可行性和优越性。结果表明:4个突变点中,3个突变点集中于水库建成后不久,说明人类活动的剧烈影响为主要驱动力,加剧了对入库月径流量的影响,造成月径流的频繁波动和数次突变点的产生。

基于支持向量机的降雨—径流预测研究

本文探讨了支持向量机方法在降雨-径流预测中的应用。该方法采用结构风险最小化准则,弥补了人工神经网络在预测应用中的不足,较好地解决了小样本,非线性、高维数和局部最小点等实际问题。并且本研究通过与人工神经网络预测方法、传统的回归分析预测方法比较研究,得出支持向量机能取得更高精度的降雨-径流预测值。

西江流域径流演变规律研究

西江是珠江流域的主要水系。本文以西江流域高要站1957～2007年径流量的年序列资料为基础,通过Mann-Kendall方法表明,西江流域的径流量在统计意义上无变化趋势。进一步采用小波变换的方法,识别西江流域的径流演变特性,小波分析表明西江流域的多年径流量存在三类尺度周期性变化规律,即西江流域多年径流量的主周期为10a、38a和48a。

混合蛙跳算法和投影寻踪模型的洪水分类研究

采用混合蛙跳算法优化投影寻踪模型对西江流域进行洪水分类的实例研究,并与其他优化算法进行比较。结果表明,混合蛙跳算法和投影寻踪模型进行洪水分类可行、有效。

大坝泄洪下游水体溶解气体超饱和理论分析及应用

根据溶解气体的传输过程,对大坝泄洪导致下游水体溶解气体浓度超饱和现象进行了理论分析。引入溶解气体的有效饱和浓度、气泡被卷吸进入水体的有效水深等参数,认为下游水体中溶解气体的来源不仅依赖于大气在自由水表面的传质,而更多地依赖于气体在气泡界面的传质。把难以测量的气体传质系数、气泡尺寸等参数与水流的紊动特性参数建立定量关系,以美国Ice Harbor大坝为例,采用该定量关系式计算了下游水体中溶解气体浓度的分布,实测结果验证了理论分析的合理可靠性。

投影寻踪和人工鱼群算法的洪水分类

由于洪水具有的复杂性,从而增加了洪水类别划分的难度。通过人工鱼群算法优化投影寻踪模型,提出了一种新的聚类算法,并将其应用于洪水分类研究。由于鱼群觅食与聚类有着天然的相似性,将聚类中心看作食物源,通过样本抽样产生初始鱼群,利用人工鱼群算法进行全局寻优。为了说明该算法用于解决洪水分类问题的可行性和优越性,采用长江流域的重要控制站—宜昌站为研究对象,根据历史文献提供的相关数据进行分析,与实际洪水情况及前人的分类结果相对比。从分类结果来看,能说明采用投影寻踪与人工鱼群算法的可行性,通过性能比较,则进一步显示出该算法的优越性。

波流环境中污染物混合的分析

本文根据垂向二维数值模型计算求解和分析了波流环境中的一维对流扩散方程中的混合系数。此二维数值模型采用非线性k-ε紊流模型封闭雷诺时均方程,应用VOF方法处理自由面。分析方法是用该二维模型计算波流环境中污染物瞬时源产生的浓度场,计算该浓度场的断面平均浓度,求此断面平均浓度的概率分布,由概率分布的方差随时间的导数得到一维对流扩散问题中的混合系数。通过算例分析,发现波流环境混合系数随着波浪周期和波高的不同,可能大于纯流和纯波的混合系数之和,也可能比纯流情况下小;波周期与混合系数呈正比。且存在一个使混合系数最大的波高。

自行火炮固有频率相关性分析的Monte Carlo传递矩阵法

为进行大型振动系统固有频率相关性分析,提出了基于多体系统传递矩阵法的Monte Carlo传递矩阵法。该方法将振动系统结构参数看作随机变量,通过Monte Carlo法得到其多个样本,通过多体系统传递矩阵法计算得到各组样本下的固有频率,再分析设计变量与固有频率之间的相关性系数和检验统计量,进行大型振动系统固有频率和结构参数之间的相关性分析。该方法无须求导运算,无需改变现有固有频率求解程序即可进行相关性分析。将该方法用于求解某自行火炮系统的固有频率,计算与试验结果吻合较好。

等效网面法在模拟网的水动力特性中的应用

采用有限单元法建立了网状柔弹性结构的等效网面动力模型。通过把一系列杆相互无摩擦铰接在一起,建立起网结构。采用Morison公式计算作用在杆上的水动力。利用网目合并的方法来减少总的自由度数目。为了验证模型的正确性,数值模拟的结果同前人的试验结果进行了比较,效果良好。

精细积分法在非线性动力学问题中的应用

针对非齐次结构动力方程Duhamel形式的特解,建立了一种高效的特解精细积分法,对于非齐次项为幂函数和指数函数的情况,该方法能给出计算机上最高精度的解答。上述特解精细积分过程能与通解精细积分过程有机地结合起来,并形成一种高效的广义精细积分法。在此基础上,建立了非线性动力学方程的一种迭代算法。该方法具有很高的精度和效率以及较大的适用范围。算例结果证明了该方法的有效性。

两端边值问题的通用精细积分法

提出了常微分方程组边值问题精细积分的一种通用方法。利用传递矩阵建立区段代数方程,并针对各种边界条件,导出了区段合并消元的递推公式。由于直接利用了传递矩阵的结果,其区段合并消元过程具有很高的计算效率。另外文章方法比黎卡提方法更容易处理复杂边界条件,具有广泛的适用性。数值算例证明了文章方法的有效性。

月径流时间序列的混沌特性分析

研究根据混沌理论,分别采用功率谱分析方法、G-P关联维识别合水水库月径流量的混沌特性,并且得出主要的混沌特性指标。以Tanks嵌入定理为理论基础,进行短期预测,能够取得精度较高的预测结果。研究表明:月径流序列存在一定的混沌特性,其最小嵌入维数在m=8对应的吸引子维数D=0.95,最大李雅谱诺夫指数σ=0.325,采用加权一阶权域方法预测时,预测最大时限为4个月,其预测精度均在5%以内。

磨刀门水道枯季盐水入侵咸界运动规律研究

利用磨刀门水道天河以下至挂定角水闸之间8个水厂/水闸的表层盐度数据,通过拉格朗日插值方法并结合Surfer工具作出磨刀门水道近3个月的纵向逐时咸界分布图,给出了0.5‰,2‰,5‰和8‰咸界的逐时变化情况,并对其运动规律进行了初步探讨。特别对0.5‰每日最远咸界进行了分析,结果发现:磨刀门水道盐水入侵咸界运动有半月的周期,同时上半月和下半月又不完全一致,下半月因潮差较大产生2次盐水上溯。盐水在小潮期间向上游推进,在大潮期间向下游推移。每日咸界上溯最远点发生时间要比每日最高潮时延后5h。0.5‰每日最远咸界与潮差的运动关系图表现出在上半月潮差较小呈圈型,而在下半月潮差较大产生2次盐水上溯呈勺型。

连续梁瞬态振动离散时间精细传递矩阵法

针对连续梁振动问题,将通常诸如中心差分法、Hewmark-β法等结构动力学差分方法和矩阵指数精细积分法相结合,提出了一种高效求解连续梁瞬态振动的方法,离散时间精细传递矩阵法。该方法基于连续梁振动偏微分方程,将惯性项中加速度通过差分法线性化为位移的线性函数,于是原系统的连续偏微分方程就转化为线性非齐次常微分方程组。通过精细积分法求解该系统从一端到系统另一端的传递矩阵,非齐次项可选用梯形积分、高斯积分等方法得到,结合边界条件既可进行系统动力学分析。系统固有振动分析可视为读方法的特例。通过数值算例证明提出的方法精度高、有效。

一类指数矩阵函数及其应用

研究了一阶常微分方程组特解的精细积分方法.针对非齐次项为多项式、指数函数以及二者的乘积的情况,在Duhamel积分形式特解的基础上,引入了一类指数矩阵函数.通过该类函数的线性组合即可表达出非齐次方程的特解.建立了该类指数矩阵函数的一种高效递推算法,并在此基础上实现了特解的精细积分.由于特解的积分过程能充分利用通解精细积分过程的中间量,因此两个精细积分过程能有机地结合起来,形成了一种高效、统一的广义精细积分法.对上述递推算法做了进一步优化,并给出了通用的计算公式.算例结果证明了该方法的有效性.