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基于海浪谱的海浪模拟的改进 被引量:9
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作者 郑茂琦 马春翔 +1 位作者 王志波 高峰 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期369-375,共7页
针对经典海浪模拟方法中波浪的波峰波谷变化过于突兀的问题,对海浪谱函数进行了研究,得出经典模拟方法未考虑海浪形成的时间历程对于浪形的影响是导致浪的波峰波谷变化过于突兀的主要原因;基于随机振动相关函数理论提出对经典海浪模拟... 针对经典海浪模拟方法中波浪的波峰波谷变化过于突兀的问题,对海浪谱函数进行了研究,得出经典模拟方法未考虑海浪形成的时间历程对于浪形的影响是导致浪的波峰波谷变化过于突兀的主要原因;基于随机振动相关函数理论提出对经典海浪模拟改进的数学模型,改进的数学模型能够表征海浪形成的时间历程对于海浪的影响;通过数值模拟得到的三维海浪模拟图验证了改进模型的正确性,解决了目前海浪模拟波峰波谷变化过于突兀的问题。为后续海上工程中能够更精确地分析海浪对浮体的作用奠定了基础。 展开更多
关键词 海浪模拟 海浪 相关函数 仿真效率
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基于选定风浪方向谱的海浪模拟方法(英文) 被引量:6
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作者 文圣常 钱成春 +4 位作者 叶安乐 吴克俭 吴增茂 管长龙 赵栋梁 《青岛海洋大学学报(自然科学版)》 CSCD 1999年第3期345-397,共53页
简要回顾当前第三代海浪模式中的困难。为避开这些困难,作者提出一种新的海浪模拟方法,其中特定定义的风浪组成波依常风下随时间成长的方向谱计算,而涌浪组成波藉考虑涡动黏性和底摩擦加以计算。并进行了常风场和变风场下系统的数值... 简要回顾当前第三代海浪模式中的困难。为避开这些困难,作者提出一种新的海浪模拟方法,其中特定定义的风浪组成波依常风下随时间成长的方向谱计算,而涌浪组成波藉考虑涡动黏性和底摩擦加以计算。并进行了常风场和变风场下系统的数值试验。在常风速情形中,模拟结果能精确地化为建立模拟所根据的谱和风浪成长关系。计算显示出台风中心附近浪场的极端复杂的谱结构。当风速骤然降低时,模拟的波高减小与观测符合。在风向逐渐或骤然改变情形下,计算的时间响应尺度与海上观测符合,而且演化中的二维谱结构得到良好刻画。对于涌浪在无风下的传播,模拟结果合理,包括波参量及谱结构的变化。后报得到的波高、周期和海上资料符合。与第三代模式相比,文中提出的方法较易改进,需用的计算机时间显著减少。最后讨论采用一个已知谱来建立谱形式的海浪预报模型的合理性以及有关的问题。 展开更多
关键词 海浪模拟方法 海浪模型 方向谱 风浪 涌浪传播
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基于几何建模的海浪模拟 被引量:4
3
作者 王相海 李婷婷 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2011年第10期259-262,共4页
提出一种基于几何的快速海浪建模方法,即将人眼对海浪的观察感知结合到对海平面网格的区域剖分中,对人眼不敏感区域进行网格粗剖分,而对人眼敏感区域进行网格细剖分,进一步对不同区域采用不同的数学函数或不同的参数控制来模拟海浪的涌... 提出一种基于几何的快速海浪建模方法,即将人眼对海浪的观察感知结合到对海平面网格的区域剖分中,对人眼不敏感区域进行网格粗剖分,而对人眼敏感区域进行网格细剖分,进一步对不同区域采用不同的数学函数或不同的参数控制来模拟海浪的涌动,同时通过设置相应的随机过程来增加敏感区域海浪的细节运动模拟。所提出的方法具有实现简单、计算消耗小、算法易于实现等优点,可满足游戏、动画等应用场景对海浪背景的实时性要求。仿真试验结果验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 海浪模拟 几何建模 人眼感知 网格
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基于物理的海浪模拟综述 被引量:1
4
作者 段兴锋 任鸿翔 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2014年第8期1-6,29,共7页
真实感流体的模拟是计算机图形学领域中研究的热点和难点之一,海浪模拟是流体模拟动画的重要组成部分,其真实感、实时性和交互性等直接影响到海面场景逼真的程度。重点回顾了基于物理的海浪模拟研究方法的发展,并对近年来海浪模拟的热... 真实感流体的模拟是计算机图形学领域中研究的热点和难点之一,海浪模拟是流体模拟动画的重要组成部分,其真实感、实时性和交互性等直接影响到海面场景逼真的程度。重点回顾了基于物理的海浪模拟研究方法的发展,并对近年来海浪模拟的热点问题如波浪的翻卷和破碎、浪花的飞溅和泡沫、流固耦合、两相流和多相流的模拟进行了详细的分析,最后针对有限的系统资源与随着规模增长的计算资源之间的矛盾,重点讨论了加速策略。未来将结合多种模拟方法的优点,对海浪建模进行合理的简化,改善数据结构,并在此基础上实现GPU并行化,以满足实时仿真的要求,这将是基于物理的海浪模拟的发展方向。 展开更多
关键词 海浪模拟 纳维-斯托克斯方程 流固耦合 多相流
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用二维薛定谔方程实现海浪模拟
5
作者 赖联有 许伟坚 程隆双 《中国航海》 CSCD 北大核心 2019年第2期93-96,119,共5页
针对海浪模拟方法,提出一种利用二维薛定谔方程实现海浪模拟的新方法。设置海底的形状作为控制函数并以海浪的初始形状作为初始条件。把控制函数和初始条件代入二维薛定谔方程,采用单步迭代方法计算下一时刻的海浪形状。通过对海浪初始... 针对海浪模拟方法,提出一种利用二维薛定谔方程实现海浪模拟的新方法。设置海底的形状作为控制函数并以海浪的初始形状作为初始条件。把控制函数和初始条件代入二维薛定谔方程,采用单步迭代方法计算下一时刻的海浪形状。通过对海浪初始波形的迭代计算,可以动态地模拟海浪在任意形状的海床上运动时的波形变化。该方法适合于模拟在无外力作用下海浪的自然演化过程。通过仿真试验用二维薛定谔方程模拟海浪的适用性。 展开更多
关键词 海浪模拟 海浪建模 薛定谔方程 辛算法
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一种六自由度海浪模拟并联平台的零点标定与性能评估 被引量:7
6
作者 郭云鹏 陈柏 吴洪涛 《机电工程》 CAS 2015年第2期169-174,共6页
针对并联机器人中存在的运动精度欠缺的问题,对一种用于海浪模拟的六自由度并联平台进行了零点标定与性能评估。确立了并联平台的运动控制模型,通过齐次坐标方法建立了该并联平台的运动学反解,并且在运动学反解的基础上采用边界搜索法... 针对并联机器人中存在的运动精度欠缺的问题,对一种用于海浪模拟的六自由度并联平台进行了零点标定与性能评估。确立了并联平台的运动控制模型,通过齐次坐标方法建立了该并联平台的运动学反解,并且在运动学反解的基础上采用边界搜索法确定了平台定姿态时的工作空间。采用"PC机+运动控制卡"的控制模式对该平台进行了运动控制系统的设计,实现了并联平台的运动控制。首先运用矢量推导法建立了平台的零点误差模型,然后借助于激光跟踪仪对平台进行了零点标定,提高了平台的运动性能。最后针对特定的海浪谱,利用该平台对其进行了模拟实验,并根据实验结果对平台的跟踪性能进行了分析。研究结果表明,经过零点标定后的并联平台能够很好地对海浪进行跟踪模拟。 展开更多
关键词 并联平台 海浪模拟 运动控制 零点标定 性能评估
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三自由度海浪模拟器运动分析和控制系统设计 被引量:4
7
作者 王仕奇 李向国 +1 位作者 梅志千 朱灯林 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第2期201-205,共5页
针对船舶及船用设备在研发过程中的陆上海浪模拟问题,对一种采用3自由度并联机构的3自由度波浪模拟器的机械结构设计,工作空间分析及运动控制系统进行了研究。推导了3-RPS并联机构基于欧拉角的逆运动学分析,在Matlab中运用边界搜索法计... 针对船舶及船用设备在研发过程中的陆上海浪模拟问题,对一种采用3自由度并联机构的3自由度波浪模拟器的机械结构设计,工作空间分析及运动控制系统进行了研究。推导了3-RPS并联机构基于欧拉角的逆运动学分析,在Matlab中运用边界搜索法计算了海浪模拟器的工作空间;使用SolidWorks建立了海浪模拟器的三维模型并进行了运动学和动力学的仿真,加工零件并装配完成了海浪模拟器的机械结构本体,采用固高科技的嵌入式运动控制器作为控制核心设计了完整的控制系统;开展船舶受海浪影响下的运动模型分析,取得特定海浪环境下的船舶运动样本,使用该样本在海浪模拟器进行了试验。研究结果表明:模拟器具有完整的海浪模拟功能,能实现自动曲线跟随、手动控制等多项功能。 展开更多
关键词 海浪模拟 3-RPS并联机构 工作空间 运动控制
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三维随机海浪模拟研究 被引量:7
8
作者 施伟 侯海平 《浙江海洋学院学报(自然科学版)》 CAS 2006年第4期410-413,共4页
三维随机海浪的模拟对于研究海浪的本质特征以及海浪对船舶结构物的作用等问题有重要意义。讨论了基于海浪谱特性模拟海浪的方法,对线性叠加原理的两种方法(频率等分法和能量等分法)的优缺点进行了分析,采用能量等分法对三维随机海浪进... 三维随机海浪的模拟对于研究海浪的本质特征以及海浪对船舶结构物的作用等问题有重要意义。讨论了基于海浪谱特性模拟海浪的方法,对线性叠加原理的两种方法(频率等分法和能量等分法)的优缺点进行了分析,采用能量等分法对三维随机海浪进行了模拟,并给出了三维随机海浪的仿真结果。 展开更多
关键词 海浪 海浪模拟 线性叠加 能量等分法
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WAVEWATCHⅢ不同海冰源项的海浪模拟效果对比 被引量:1
9
作者 苗琪 徐福敏 俞茂玲 《海洋学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第9期22-29,共8页
为了验证第三代海浪模式WAVEWATCHⅢV5.16中不同海冰损耗源项在秋季波弗特海对海冰存在下海浪的模拟能力,建立自波弗特海至马更些河河口的两级嵌套海浪模型,对2014年8月1日至9月31日该海域北极风暴作用下的暴风浪有效波高进行模拟研究,... 为了验证第三代海浪模式WAVEWATCHⅢV5.16中不同海冰损耗源项在秋季波弗特海对海冰存在下海浪的模拟能力,建立自波弗特海至马更些河河口的两级嵌套海浪模型,对2014年8月1日至9月31日该海域北极风暴作用下的暴风浪有效波高进行模拟研究,并利用浮标实测数据对模拟结果进行对比分析。结果表明,在应用于大范围海域、缺乏海冰有效剪切模量、黏性系数等属性参数的前提下,离海冰较近、海浪能量受海冰控制作用较为明显的区域,各海冰源项中IC1源项表现最好,能够表现出更加符合波弗特海海域特定的冰情、冰况的能量耗散特征。 展开更多
关键词 WAVEWATCHⅢ模式 波弗特海 海冰源项 海浪模拟
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基于Jason-1和Jason-2卫星资料的中国东部海域海浪模拟结果的检验 被引量:4
10
作者 周媛媛 周林 +1 位作者 关皓 杨波 《海洋预报》 北大核心 2018年第6期40-47,共8页
利用Jason-1和Jason-2卫星高度计资料对WAVEWATCHⅢ模式模拟的2009—2011年中国东部海域模拟海浪场进行全海区逐年检验、分海区检验和全海区逐月检验,并进行了模拟波高与实测波高的差值概率密度分析。结果表明:虽然WAVEWATCHⅢ模式能较... 利用Jason-1和Jason-2卫星高度计资料对WAVEWATCHⅢ模式模拟的2009—2011年中国东部海域模拟海浪场进行全海区逐年检验、分海区检验和全海区逐月检验,并进行了模拟波高与实测波高的差值概率密度分析。结果表明:虽然WAVEWATCHⅢ模式能较好地模拟中国东部海域海浪的分布和演变,全海区模拟波高平均相对误差小于18.5%,但模式对波高的模拟精度存在空间性和季节性差异。东海模拟误差小,相关系数高;黄、渤海模拟波高偏小,渤海误差较大。模拟误差春、夏大,秋、冬小。模拟波高与实测波高相比,冬季略偏大,春、夏季偏小。 展开更多
关键词 中国东部海域 模拟海浪 卫星高度计 检验 差值概率密度
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波-流相互作用源函数及其对海浪模拟的影响 被引量:1
11
作者 王泽宇 江兴杰 +1 位作者 华锋 杨永增 《海洋科学进展》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期420-434,共15页
当前,基于第三代海浪模式的波-流相互作用研究,通常仅考虑背景流场对海浪群速度大小、方向的改变及其所引起的波浪折射效应,忽略了流场对波浪能谱的影响。本文以波-流相互作用源函数为切入点,利用MASNUM海浪模式进行理想实验,阐释了水... 当前,基于第三代海浪模式的波-流相互作用研究,通常仅考虑背景流场对海浪群速度大小、方向的改变及其所引起的波浪折射效应,忽略了流场对波浪能谱的影响。本文以波-流相互作用源函数为切入点,利用MASNUM海浪模式进行理想实验,阐释了水平方向上的波-流相互作用对海浪能谱的改变以及对海浪模拟可能造成的影响。结果表明:水平流速梯度量级、水深、波浪成长状态以及流速梯度方向均可以影响波-流相互作用源函数的作用效果,使得有效波高、谱峰波向的模拟结果发生变化。在更符合实际的水平流速梯度量级下,波-流相互作用源函数对有效波高和谱峰波向模拟值的影响非常小;但考虑到涌浪的长距离传播,其对谱峰波向的影响仍可能明显改变涌浪的传播形态。 展开更多
关键词 波-流相互作用源函数 流速梯度 海浪数值模拟 MASNUM海浪模式
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基于Holland台风模型及三重嵌套海浪模式的台风浪数值模拟研究 被引量:3
12
作者 马秀玲 魏来 《海洋与湖沼》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期51-64,共14页
现有的风场资料存在台风中心附近风速偏低的问题。为改进台风期间风场数据,使用Holland经验台风模型结合多平台交叉校准数据(cross-calibrated multi-platform,CCMP)及欧洲中期天气预报中心的再分析数据(European Centre for Medium-ran... 现有的风场资料存在台风中心附近风速偏低的问题。为改进台风期间风场数据,使用Holland经验台风模型结合多平台交叉校准数据(cross-calibrated multi-platform,CCMP)及欧洲中期天气预报中心的再分析数据(European Centre for Medium-range Weather Forecasts Reanalysis data,ERA5)风场资料,研究了不同台风最大风速半径(maximum wind radius of the typhoon,RMW)、Holland B参数对模拟效果的影响,确定了最优模拟参数,并以改进后的风场驱动三重嵌套海浪模型对台风“威马逊”发生期间的台风浪进行模拟。模拟结果与实测数据对比表明,(1)改进的风场资料与实测结果更为接近,作为海浪模式驱动项可更好地模拟台风期间波浪状况;(2)三重嵌套海浪模型的波浪模拟效果优于单独的海浪模型。 展开更多
关键词 Holland台风模型 台风“威马逊” 台风浪 海浪数值模拟
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虚拟战场环境中海浪实时模拟方法的研究 被引量:3
13
作者 姚海 鲍劲松 金烨 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期697-702,共6页
针对海浪运动的随机性和作战场景中仿真实体的多样性,提出了一种基于不同海况等级的海浪实时模拟方法。该方法的核心是采用三维不规则短风波理论建立双叠加海浪模型,并以能量等分法确定海浪模型的频率间隔;考虑到视锥和屏幕投影误差等... 针对海浪运动的随机性和作战场景中仿真实体的多样性,提出了一种基于不同海况等级的海浪实时模拟方法。该方法的核心是采用三维不规则短风波理论建立双叠加海浪模型,并以能量等分法确定海浪模型的频率间隔;考虑到视锥和屏幕投影误差等视点变化因素对网格简化的影响,通过赋予波面网格的顶点以不同的权值来划分可视空间,以此改进顶点聚类的视点相关简化算法。基于以上建立的海浪模型和提出的算法,实时动态地生成波面网格,并利用纹理扰动法渲染海浪的反射效果。实践证明该方法能够实时模拟不同海况等级下的海浪运动,适用于对较开阔海面深水域的海浪模拟。 展开更多
关键词 计算机应用 虚拟战场环境 海浪模拟 海况 双叠加法模型 视点相关 虚拟现实
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神经网络方法对海浪有效波高数值模拟的改进 被引量:9
14
作者 孟雷 闻斌 +1 位作者 姜洪峰 范海燕 《海洋预报》 2010年第2期8-14,共7页
结合东北太平洋浮标资料,使用神经网络模型对WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的有效波高进行训练模拟,并与增加风场作为输入项的神经网络模型作了对比分析。通过分析浮标观测资料、WAVEWATCHⅢ数值模式和神经网络模拟的海浪有效波高大小,可以... 结合东北太平洋浮标资料,使用神经网络模型对WAVEWATCHⅢ海浪模式模拟的有效波高进行训练模拟,并与增加风场作为输入项的神经网络模型作了对比分析。通过分析浮标观测资料、WAVEWATCHⅢ数值模式和神经网络模拟的海浪有效波高大小,可以看出使用神经网络结合数值模式能够较好地提高有效波高的模拟精度。 展开更多
关键词 海浪模拟 有效波高 神经网络 WAVEWATCHⅢ模式
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基于线性海浪理论的海浪数值模拟 被引量:23
15
作者 聂卫东 康凤举 +1 位作者 褚彦军 杨惠珍 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期1037-1039,1044,共4页
概述了海浪理论发展的历史和现状,对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法,给出了具体的数值算法,讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法... 概述了海浪理论发展的历史和现状,对几种海浪研究方法进行了简要说明。详细论述了基于线性海浪理论进行海浪数值模拟的线性叠加法和线性过滤法,给出了具体的数值算法,讨论了工程应用数值模拟与视觉效果模拟之间的区别及各自的处理方法。并分析了工程应用领域内进行海浪数值模拟所采用的其他一些理论和方法,指出了现有海浪数值模拟方法存在的局限性。最后,对海浪数值模拟研究的发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 线性海浪理论 小振幅波理论 平稳正态随机过程 海浪 海浪数值模拟
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近岸海浪实时仿真 被引量:6
16
作者 陈勇 陈戈 张淑军 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期741-745,共5页
自然景物的模拟是计算机图形学的一个热点问题,看上去简单的现实世界实现起来却极其复杂,特别是以海浪为代表的流体视觉仿真。海浪进入近岸区后,会出现变形和折射现象。将海洋学已有的波浪理论和计算方法应用到近岸海浪仿真中,采用椭圆... 自然景物的模拟是计算机图形学的一个热点问题,看上去简单的现实世界实现起来却极其复杂,特别是以海浪为代表的流体视觉仿真。海浪进入近岸区后,会出现变形和折射现象。将海洋学已有的波浪理论和计算方法应用到近岸海浪仿真中,采用椭圆余弦波构造波形,用波向线和波峰线组成的变形网格来解决波浪的折射现象,实现了近岸海浪实时仿真。实践证明该方法可以快速有效地模拟进入浅水区的海浪。 展开更多
关键词 虚拟现实 海浪模拟 海浪折射 近岸海浪 实时
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一种实时的3D动态海洋模拟新方法 被引量:9
17
作者 王胜正 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2007年第5期1147-1149,共3页
海浪模拟是航海模拟器和海洋数值计算中非常关键的技术,直接影响到整个系统的真实性和可行性,但是实时模拟真实的海洋、湖水表面是非常困难的。文章设计了一种新的海浪模拟方法,即首先建立了新颖的海浪模拟的基本构架;然后提出了一个高... 海浪模拟是航海模拟器和海洋数值计算中非常关键的技术,直接影响到整个系统的真实性和可行性,但是实时模拟真实的海洋、湖水表面是非常困难的。文章设计了一种新的海浪模拟方法,即首先建立了新颖的海浪模拟的基本构架;然后提出了一个高性能的基于统计模型与FFT的波浪生成方法;最后研究了船舶在海浪中航行的各种特殊效果。实验表明该方法有着非常明显的改进效果。 展开更多
关键词 海浪模拟 3D动态海洋 海浪特效 航海仿真
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基于分形融合FBM的海浪模型研究
18
作者 路晶 夏桂书 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第34期10198-10202,共5页
海浪模拟作为非线性模拟代表方向之一。国内外研究划分为两种派系,由此产生的各种单一模型都不能满足逼真、快速和可控的需求。提出了一种新的改进海浪模型。该模型融合了分形的分数布朗运动曲面模型,以及经典的线性叠加浪谱Gerstner模... 海浪模拟作为非线性模拟代表方向之一。国内外研究划分为两种派系,由此产生的各种单一模型都不能满足逼真、快速和可控的需求。提出了一种新的改进海浪模型。该模型融合了分形的分数布朗运动曲面模型,以及经典的线性叠加浪谱Gerstner模型;并通过两种模型产生高度场的权重比值,来对海浪模拟进行调节和控制。实验证明,新模型生成的海浪逼真度高,能够产生大面积海面,改变视点,可以通过人为参数设定改变海浪海况;与经典模型相比,具有计算效率好、逼真度高、可控性好的优点,说明新模型在海浪模拟模型研究方面具有一定的改善。 展开更多
关键词 分形 FBM模型 海浪模拟 线性叠加浪谱模型
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海浪扰动下电液3-UPS/S舰船并联稳定平台振动特性分析
19
作者 袁晓明 王维锜 +2 位作者 张睿聪 周如林 张立杰 《液压与气动》 北大核心 2023年第10期1-14,共14页
针对电液驱动的舰船并联稳定平台在实际工况下的振动问题,以电液3-UPS/S舰船并联稳定平台为研究对象,在考虑铰链刚度的基础上应用虚功原理建立稳定平台的动力学模型;通过海浪谱函数,计算了随机海浪激励下船舶的运动响应,进而得到稳定平... 针对电液驱动的舰船并联稳定平台在实际工况下的振动问题,以电液3-UPS/S舰船并联稳定平台为研究对象,在考虑铰链刚度的基础上应用虚功原理建立稳定平台的动力学模型;通过海浪谱函数,计算了随机海浪激励下船舶的运动响应,进而得到稳定平台跟踪舰船运动的响应规律;分析了稳定平台在随机海浪激励条件下和初始工作空间内的固有频率变化特性;最后,为验证动力学模型的正确性,采用脉冲激励法对稳定平台样机进行模态试验,固有频率理论值与试验值的最大误差为4.66%,可以验证动力学模型的正确性。 展开更多
关键词 电液3-UPS/S舰船并联稳定平台 海浪模拟 动力学方程 振动特性 模态试验
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基于JONSWAP谱的海面浪形模拟(英文) 被引量:7
20
作者 张学敏 吴立民 +1 位作者 张丽莎 龙亮 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2018年第S1期162-167,共6页
为了实现对水下目标的光学探测,文中主要通过海浪空间频率分布特征对海面浪形进行光学参数反演,从海洋学现有的观测和研究结果出发,利用基于JONSWAP海浪谱的线性叠加方法,结合方向函数相关公式,建立了海浪在不同风力条件下的高度模型,... 为了实现对水下目标的光学探测,文中主要通过海浪空间频率分布特征对海面浪形进行光学参数反演,从海洋学现有的观测和研究结果出发,利用基于JONSWAP海浪谱的线性叠加方法,结合方向函数相关公式,建立了海浪在不同风力条件下的高度模型,并实现了海浪的实时绘制,仿真结果表明,该模型能较好地符合真实海浪情况。 展开更多
关键词 海浪模拟 海浪 线性叠加法 实时
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