不规则波

摘要： 船舶在随浪中航行时,受到波浪影响,会产生间歇性的异常高速现象,即“high runs”,它反映了一种船速相对于波形高速前冲的危险状态,本文采用“波浪中增速骑浪”指代这一现象。基于统一理论,采用耐波性和操纵性耦合的六自由度弱非线性模型进行求解,对其展开数值计算和统计分析。通过探讨,论证标称航速作为波浪中增速骑浪现象发生判定依据下限的合理性和必要性,对不同波浪谱下high runs和横甩2个维度船舶的运动特征进行统计分析,初步得出了波浪谱越窄船舶增速骑浪和横甩的发生概率越大的结论,并初步探讨了high runs作为横甩前兆的统计学意义。

摘要： 针对实际工程中的可透浪式斜坡式防波堤结构,在不考虑越浪的情况下,通过物理模型和数值模拟试验相结合的方法,对斜坡式防波堤的透浪特性进行了分析研究,讨论了斜坡式防波堤透浪系数与堤心石粒径、相对堤身宽度等堤身参数以及透浪系数与入射波高、入射波周期和波陡等入射波波要素之间的关系,根据试验结果分别提出了规则波和不规则波作用下不越浪斜坡式防波堤的透浪系数半经验半理论公式。验证结果表明,计算结果与试验结果拟合效果较好,可应用于可透浪斜坡式防波堤透浪系数的估算。

摘要： 在近岸浅水波浪分布的研究中,格鲁霍夫斯基给出适用于深水波至破碎波的整个浅水域(相对水深η>2)的波高经验分布公式,但该式在波浪发生破碎后的适用性研究欠缺。基于FLOW-3D软件对深水不规则波传播到斜坡地形上波浪发生破碎进行模拟,验证波高沿程分布与试验值的一致性,并模拟在130斜坡地形条件下波浪从有限水深传播到近岸破碎区的沿程波高分布变化。结果表明,在该坡度相对水深η<2.75情况下,格鲁霍夫斯基经验分布公式出现较大误差,不再适用;破碎区各累积率波高与平均波高的比值随相对水深变小呈递减趋势,经验公式值与之相比,总体上呈现出大波偏大、小波偏小的情况。

摘要： 斜坡式防波堤是一种由块石和护面块体堆积而成的多孔介质结构,为了保证较长周期波作用下堤心石施工时的成型率,同时满足透射要求,现研究一种新型结构的斜坡堤在不规则波作用下的透浪规律。拟将斜坡堤静水位处部分区域的堤心石换成粒径较大的块石,利用数值试验的方法对新型斜坡堤的透射过程进行模拟。数值模型基于不可压缩粘性流体的N-S方程,并利用VOF法解决自由表面的追踪问题。文章对透射后的特征波及透射系数进行分析,并拟合出了透浪系数公式,为实际工程提供指导意见。

摘要： 在FLUENT软件数值模拟斜坡堤胸墙受力的过程中,为了有效体现护面块体在斜坡堤面的护面作用,常采用在数值模型中添加多孔介质区的方式,而如何确定多孔介质区的惯性阻力系数是数值模拟的难点所在。基于FLUENT软件平台并结合斜坡堤胸墙受力的物理模型试验,综合考虑相对水深、相对胸墙高度、相对块体尺寸、波陡、相对坡肩宽度和相对堤顶超高关键要素,采用数理分析,总结扭王字块体护面情况下惯性阻力系数的计算公式;在此基础上,采用FLUENT模拟斜坡堤的胸墙受力过程,通过与物模试验值的对比分析,验证文中构建的数值模式能够合理有效地模拟计算扭王字块体护面斜坡堤的胸墙受力,为FLUENT软件数值模拟计算扭王字块体护面斜坡堤胸墙受力的研究探寻了一条新途径。

摘要： 常规的控制策略未考虑实际海域中波浪发电的不规则性,影响波浪发电系统运行效率及稳定性,为此提出一种考虑不规则波的波浪发电系统功率优化方案。通过分析波浪发电装置最大功率捕获条件,构建基于永磁直线同步发电机的孤岛运行波浪发电系统。根据波浪输入速度及位移,采用纵横交叉算法(CSO)中纵横交叉算子交替作用,寻得电机电磁力最优控制量,通过空间矢量调制的电流控制策略,实现最大功率点跟踪(MPPT)控制及限功率(非MPPT)控制2种模式。在输入变化及负荷变化的情况下,验证了考虑不规则波的波浪发电系统运行的可行性与稳定性。结果表明,所提控制方法具有强鲁棒性,提高波浪能捕获效率,使波浪发电系统功率优化效果好。

摘要： 在对海洋资源进行开采的过程中,采矿船是必不可少的一种海工装备,当采矿船在海上作业时,由于海浪的涌动会使采矿船作升沉运动,从而严重影响水下作业的采矿系统。为了减少升沉运动产生的影响,因此需要对采矿船进行升沉补偿,提出了一种基于液压缸的主被动一体式复合型升沉补偿系统。同时为了进一步减少升沉干扰下的补偿误差以提高控制精度,提出了一种基于Mamdani型的模糊比例积分微分(proportion integral derivative, PID)控制策略。首先对升沉补偿的原理进行介绍,随后基于莫尔经验公式推导出在不同海况下采矿船的升沉幅值的数值曲线,并建立所提升沉补偿系统的数学模型和传递函数,最后用所提的模糊控制算法对升沉补偿系统进行控制。分别在规则海浪波和不规则海浪波下对系统进行仿真,并把模糊PID控制策略的效果和传统PID控制策略的效果进行比较。结果表明:在两种海浪波下,模糊控制策略的精度要优于传统PID控制策略的精度,可证明模糊控制算法有着明显的优势。

摘要： 为了研究地形不均匀性对波浪破碎的影响,通过物理模型试验,对正向、斜向和多向不规则波在三维透镜地形上的破碎指标进行研究.将试验结果与二维地形的计算公式进行对比,从而研究两种地形上破碎指标的区别.结果表明:受透镜地形的波浪聚焦作用,三维透镜地形的破碎指标大于现有公式的计算值.进一步基于现有破碎指标的通用形式对试验数据进行拟合,给出了适用于三维透镜地形上破碎指标计算公式中的参数.研究结果可为工程设计提供依据.

摘要： 该研究提出了一种新型磁力双稳态机构,主要由一对同向充磁的负刚度磁环,附加一对异向充磁的正刚度磁环组成,可通过调整磁环参数有效改变双稳态装置的势垒高度,从而克服传统型双稳态装置在小幅波浪激励下转换效率低的难题。基于Cummins方程建立了系统的时域非线性动力学模型,其中采用状态空间模型替代了辐射力的卷积积分项用于加快计算速度。采用四阶龙格库塔方法求解动力学方程,获得系统响应解。采用Jonswap波浪谱,研究了不规则波激励下波浪能转换装置的转换效率随双稳态结构参数以及波浪激励参数的变化规律。结果表明,新型磁力双稳态机构在合适参数下可以达到降低势垒高度和拓宽平衡点间距的效果,从而显著提高波能捕获效率,拓宽波能捕获频带,尤其是大幅提高了系统在小波高激励下的捕获宽度。

摘要： 为了实现港湾共振条件下港内低频长波波浪要素的快速计算,本文通过物理模型实验研究了在港湾共振条件下,由外海不规则波浪要素来计算细长港口内低频长波波浪要素的方法.研究发现:经验公式和人工神经网络模型都可以利用外海的不规则波浪要素和当地水深来快速并准确地计算港内低频波浪成分的有效波高.通过对比港内低频长波的平均周期与外海不规则波浪的特征周期,发现它们之间并不存在明显的相关性.基于人工神经网络模型仍可以很好地利用外海不规则波浪要素和当地水深来计算港内低频长波的平均周期.

摘要： 基于高阶谱(HOS)方法的数值水池可以快速生成与传播波浪,旨在研究基于高阶谱方法的HOS-ocean求解器在进行数值波浪模拟过程中,高阶谱参数M对计算结果精度和计算时间的影响,以及输出频率f对输出波形数据完整性和计算时间的影响,验证了基于高阶谱方法进行不规则波数值模拟的适用性,为后期合理选择相应参数提供了参考.

摘要： 通过物理模型实验探究了不规则波作用下的植物消波特性.研究发现,植物根茎叶均在不同程度上影响植物消波特性,同种波况下根茎共同作用下的波高衰减比例范围为0.78～0.95,而叶茎共同作用下的波高衰减比例范围为0.55～0.80,叶的消波效果明显强于根部;根部作用下植物消波过程中反射效应为主要影响因素,而叶作用下植物消波过程中波能耗散效应为主要影响因素.植物对于谱峰频率处的波能具有明显的消减作用,叶的存在使得远离谱峰频率处的波能呈现一定程度的增大趋势.分布密度越大,透射系数越小.

摘要： 为了给工程应用提供简便而有效的数值计算方法,针对充气式栈桥这种特殊结构型式,利用水弹性分析方法,对栈桥在波浪中所受载荷、运动与变形响应进行分析.在规则波栈桥水弹性响应分析的基础上,利用谱分析的方法对不规则波作用下栈桥结构刚体运动、弹性变形、波浪诱导弯矩等的水弹性分析预报进行研究,解决把栈桥作为单刚体或多刚体计算精度难以保证的问题,可为充气式栈桥的结构设计提供初步设计依据.

摘要： 对沿岸流不稳定运动产生后时空变化特性的研究对于建立沿岸流不稳定运动非线性耦合模型具有重要的意义。由于小波变换极大地克服了傅里叶和加窗傅里叶变换的不足,可以分析时变信号的局部特征,因此本文利用小波变换分析了观测到的沿岸流不稳定运动产生后时频变化特性以及距岸线的距离、地形对沿岸流不稳定运动的影响,具体分析了不规则波情况下1:100和1：40平直斜坡上各—个波况产生的沿岸流不稳定运动时频变化特性。结果表明沿岸流不稳定运动产生后随着时间的变化呈现出连续性,即不会和低频波以及其它模式的低频成分有能量交换;rn 沿岸流不稳定运动在沿岸方向的贡献要大于在垂直岸线方向的贡献,通过能量最大值比看出沿岸方向的贡献约是垂直岸线方向贡献的10倍;从空间变化角度看,随着距离岸线距离的增大,沿岸流不稳定获得能量的时间提前,在平均沿岸流最大值附近获得能量的时间最早;从地形影响角度看,地形坡度增大使得沿岸流不稳定运动在垂直岸线和沿岸方向的作用增大。

摘要： 基于空间滤波的NS方程和Smagorinsky湍流模型,本文建立了数值波浪水槽，模拟了不规则波的生成传播以及在斜坡堤上的越浪.对给定的不规则波谱,采用了具有不同随机相位的多个不规则波序列统计越浪量.统计的平均越浪量和已有的实验结果、数值结果进行了比较.

摘要： 本研究基于MIKE21BW模型对岛礁附近的波浪场进行数值模拟,对规则波和不规则波情况下的近岛礁波浪传播过程进行模拟.计算给出了目标测点的波高,并与模型试验结果进行了比较,结果表明,数值模拟与模型试验的波高吻合较好.利用MIKE21BW模型能够较好地模拟岛礁附近波浪场的传播过程,对后续的工程建设具有一定的指导意义.

摘要： 在OpenFOAM动边界fixedValuePointPatchVectorField类基础上,通过类继承开发了主动吸收式推板造波边界条件,进而基于二相流动网格求解器interDyMFoam建立了主动吸收式数值波浪水槽.通过VOF方法实时监测造波板前水位,并将其作为反馈信号修正推板位移,实现了规则波与不规则波主动吸收造波功能.通过添加限制器的方法优化了推板慢漂问题,并结合稳定系数法与频域分析法对规则波与不规则波的主动吸收效果进行定量分析,验证了主动吸收式水槽的有效性.

摘要： 以港珠澳岛隧工程沉管隧道为背景,研究了波浪作用下,沉管沉放过程中管节的运动响应问题.考虑有效波高、谱峰周期、水流流速、负浮力及潜深等影响因素,探讨了沉管在波浪场中的运动响应规律,得到以下主要结果:试验管节的运动响应与沉管-浮驳系统的固有周期有关,在波浪谱峰周期8～10s范围内易出现较大响应,沉管运动量随波高增大而增大;消除干舷阶段是沉放过程沉管最不稳定阶段;需要特别注意的是,随沉深的增大,管节横移、纵移和升沉运动的最大值均随潜深增加而减小,但管节的横摇先增大后减小,最大值出现在D≈20m;在负浮力η=0～2.79％的试验范围内,运动响应较为稳定的负浮力不小于1.32％.建议沉管沉放阶段,波浪作业窗口波高不大于1.2m,负浮力不小于1.3％.

摘要： 以OC3-Hywind 5MW Spar型浮式风机为对象,应用SESAM软件建立浮式风机平台模型,计算了频域内无系泊平台的动力响应及时域内有系泊平台在不规则波和均匀定常风作用下的动力响应.对时域结果进行谱分析表明,在风和波浪的作用下,系泊平台的运动可分为与锚链和平台固有频率有关的低频部分和与波浪遭遇频率有关的高频部分;对时域结果进行最大值分析表明,系泊平台的运动是由作用于风机的风力和波浪遭遇频率共同决定的,其运动幅值随风力和波浪遭遇周期的增大而增大.

摘要： 利用大型有限元计算软件ANSYS的参数化语言APDL进行二次开发，对波浪上托压强作用下桩基一重力式复合结构码头面板的动力特性进行研究，结果表明：1)波浪缓变压强作用下码头面板内力的动静力计算结果基本相等，缓变压强的动力放大作用很不明显;2)波浪冲击压强作用下码头面板内力的动力计算结果随着冲击压强频率的增大而迅速减小，当冲击压强频率大于80Hz后，动力计算结果约为静力计算结果的0.2倍。

摘要： 本发明公开了一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，包括矢量网络分析仪、数据采集处理和控制单元、毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板；毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板之间放置有透明容器；毫米波收发喇叭天线、透明容器和金属反射平面板安装在可调两两之间距离的X‑Y台上且位于同一光轴上；毫米波收发喇叭天线通过波导同轴转换器与矢量网络分析仪连接；矢量网络分析仪与数据采集处理和控制单元连接；数据采集处理和控制单元与X‑Y台连接；控制X‑Y台。本发明保证了不规则生物颗粒毫米波透过率的测试结果准确性和精确度高。

摘要： 本发明公开了部分反射墙前不规则底形垂荡波能装置水动力半解析方法，采用全局笛卡尔坐标系oxz，原点为静止水面与波能装置垂直中心线的交点，系统处于平衡状态，水深为h，波能装置的宽度为wB，吃水为d；波能装置浸没部分边界包括左右两侧直墙x＝±wB/2以及一个在|x|≤wB/2范围内的不规则形状底部z＝‑d(x)；本发明在现有适用于不规则底形垂荡浮子水动力性能研究的半解析算法的基础上，加入了修正过的部分反射边界条件，解决了原有部分反射边界条件对于非传播模态波浪不适用的问题。

摘要： 本发明公开了一种不规则生物颗粒毫米波透过率的测试装置，包括矢量网络分析仪、数据采集处理和控制单元、毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板；毫米波收发喇叭天线和金属反射平面板之间放置有透明容器；毫米波收发喇叭天线、透明容器和金属反射平面板安装在可调两两之间距离的X‑Y台上且位于同一光轴上；毫米波收发喇叭天线通过波导同轴转换器与矢量网络分析仪连接；矢量网络分析仪与数据采集处理和控制单元连接；数据采集处理和控制单元与X‑Y台连接；控制X‑Y台。本发明保证了不规则生物颗粒毫米波透过率的测试结果准确性和精确度高。

摘要： 本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多板和水平多组控制的非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法，用于水池生成高精度的非线性多向不规则波和多向不规则内波。基于垂向多层和水平多板控制的非线性多向不规则波和内波造波系统，其中，包括试验水池（包括消波段）、计算机控制驱动系统、机械传动系统、造波板系统（垂向多板、水平方向多组）和波高监测系统；其中试验水池内在造内波时为密度不同的两层流体，其他情况时为单层流体。本发明通过同时控制水平布置的多组垂向多板造波机构，对两层流体或单层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水池非线性多向不规则波和多向不规则内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

摘要： 本发明涉及不规则波中弹性船体载荷响应模型的确定方法，所述方法在考虑船体弹性效应的时域延时函数的确定中在高频流体阻尼系数B(ω)的截断频率处截断船体时域延时函数的积分区间，将整个积分区间分为和两部分；在区间内，将其划分为有限个小区间，实现该区间内的积分，获得该区间的阻尼系数B(ω)；在区间内，选择一个指数衰减函数对阻尼系数B(ω)进行模拟，进而得到船体时域延时函数的无穷限积分Krk(τ)。本发明既可以计及截断误差的影响又弥补了现有方法中因为计算量过大而对硬件要求过高的缺陷。

摘要： 摇板式规则波和不规则波造波机，包括造波板，所述造波板是摇摆式结构，其底端与水槽底部铰接，其顶端与连杆连接，所述连杆与转盘连接位置可调地连接到转盘上，所述造波板的摆幅由连杆在转盘上的连接位置来控制；所述转盘与带动其转动的电动机连接，所述电动机上连接有调节其频率的变频调速器。本发明的有意效果：可产生规则波和不规则波，并结构简单、操作简便，适用于各种水槽产生波浪。

摘要： 本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多板和水平多组控制的非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法，用于水池生成高精度的非线性多向不规则波和多向不规则内波。基于垂向多层和水平多板控制的非线性多向不规则波和内波造波系统，其中，包括试验水池（包括消波段）、计算机控制驱动系统、机械传动系统、造波板系统（垂向多板、水平方向多组）和波高监测系统；其中试验水池内在造内波时为密度不同的两层流体，其他情况时为单层流体。本发明通过同时控制水平布置的多组垂向多板造波机构，对两层流体或单层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水池非线性多向不规则波和多向不规则内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

摘要： 本申请公开了一种不规则波下带柔性气囊直升机横摇响应预报方法，属于直升机迫降水上漂浮倾覆领域。包括：针对某一型号带柔性气囊直升机，划分有限元网格；导入有限元计算软件中，得到直升机横向静稳性曲线、平静水面下以及两个规则波浪下的直升机横摇响应曲线；根据考虑非线性项的阻尼公式以及平静水面下的直升机机横摇响应曲线，得到横摇动力学方程中的阻尼项；通过Matlab编程，得到规则波和不规则波下的波面方程；将不规则波下的波面方程和直升机横向静稳性曲线带入横摇动力学方程，得到不规则波下的直升机横摇响应曲线。本申请仅通过简单的编程以及若干个简单水面情况下的直升机流固耦合仿真计算，即可预报得到不规则波下直升机的横摇响应情况。

摘要： 一种推板式规则波和不规则波简易造波机，包括造波板，所述造波板是推板式结构，其位置可调的固定于推杆上，可调节造波板的入水深度，所述推杆与滑轮连接，通过滑轮在轨道上的滑动带动造波板做平推运动来造波，所述滑轮通过连杆连接到转轮上，所述转轮与电动机连接，所述电动机上连接有调节其频率的变频器和调节速度的减速器。本实用新型的有益效果：结构简单、成本低廉、操作简便，可产生规则波和不规则波，适用于各种野外或室内水工试验。

摘要： 摇板式规则波和不规则波造波机，包括造波板，所述造波板是摇摆式结构，其底端与水槽底部铰接，其顶端与连杆连接，所述连杆与转盘连接位置可调地连接到转盘上；所述转盘与带动其转动的电动机连接，所述电动机上连接有调节其频率的变频调速器。本实用新型的有益效果：可产生规则波和不规则波，并结构简单、操作简便，适用于各种水槽产生波浪。