基于特征函数展开方法计算水深变化区域驳船运动响应

1

作者 苏焱 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期1311-1321,共11页

本文主要研究在近岸水深变化区域两维矩形驳船的运动。变化底部被分解为连续的阶梯且驳船所在流体域被划分为一系列矩形子域。在每个流体子域中采用特征函数展开方法表达速度势,并通过连续性假设求解速度势的值。文中对计算方法的收敛... 本文主要研究在近岸水深变化区域两维矩形驳船的运动。变化底部被分解为连续的阶梯且驳船所在流体域被划分为一系列矩形子域。在每个流体子域中采用特征函数展开方法表达速度势,并通过连续性假设求解速度势的值。文中对计算方法的收敛性进行了讨论并给出表达式中参数的推荐值。本文计算驳船在平底和斜底条件下的水动力系数并与文献结果进行对比,同时把驳船在非规则波中的运动响应与水池试验结果进行了对比验证。 展开更多

关键词 特征函数展开法 变化水深 驳船

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L_2空间内的抛物函数展开

2

作者 易大方 任朗 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 1991年第4期122-128,共7页

本文根据经典的本征函数展开理论,推导了任意平方可积函数空问内的抛物函数展开式,并且给出了一个展开实例,作为对理论的验证。本文结果可应用于求解与电磁散射和天线有关的一类问题中。

关键词 抛物函数 特征函数展开 抛物面天线

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桩-土系统在波浪荷载下的动力响应分析 被引量：12

3

作者 赵晖 蔡袁强 徐长节 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期1143-1147,1208,共6页

通过展开波浪对桩散射问题的特征函数的方法研究了波浪荷载作用下桩-土体-水流系统的动力响应问题.采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩土动力的相互作用,通过求解满足柱面非齐次边界条件的Laplace方程,直接构造波浪对柔性桩的散射速度... 通过展开波浪对桩散射问题的特征函数的方法研究了波浪荷载作用下桩-土体-水流系统的动力响应问题.采用动力Winkler弹性地基梁模型模拟桩土动力的相互作用,通过求解满足柱面非齐次边界条件的Laplace方程,直接构造波浪对柔性桩的散射速度势,考虑了流体和桩体的相互作用,由解析法给出了埋置圆桩在波浪荷载下的动力响应.研究和分析了在波浪力作用下泥面冲刷深度、土参数、波浪入射频率对桩身内力、桩身振动响应的影响.在波浪荷载作用下,与先计算柔性悬臂端波浪力再考虑桩土间相互作用的情况相比,当考虑桩土耦合振动时,桩的水平振动的振幅减小,基频降低. 展开更多

关键词 圆桩 土体 波浪 相互作用 动力响应 特征函数展开 解析法

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圆弧型贯底式透空防波堤对孤立波的绕射 被引量：5

4

作者 张敖 黄华 +1 位作者 詹杰民 朱梦华 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期8-16,共9页

基于孤立波模型和水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了圆弧型贯底式透空防波堤引起的对孤立波绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的水平波浪载荷和孤立波最大波面分布。计算结果表明:结构表面透空可明显减小防波堤所受波浪... 基于孤立波模型和水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了圆弧型贯底式透空防波堤引起的对孤立波绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的水平波浪载荷和孤立波最大波面分布。计算结果表明:结构表面透空可明显减小防波堤所受波浪载荷,并改变了孤立波的绕射最大波面分布;而孤立波入射角度与非线性影响参数、海况条件以及防波堤几何条件等因素的相对变化对波浪作用均存在一定的影响。与浅水条件下微幅波理论的结果进行对比,可知:在一定浅水条件下采用孤立波模型计算所得的最大无量纲波浪力和最大波面分布值均明显高于微幅波理论的对应估值,反映了浅水波非线性因素的影响效应。 展开更多

关键词 圆弧型贯底式透空防波堤 孤立波 特征函数展开法 波浪绕射 波浪力

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充液航天器液体晃动问题解析求解方法研究 被引量：4

5

作者 陈新龙 杨涤 翟坤 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期1013-1016,共4页

为给出微重力条件下Cassini贮箱液体晃动问题的解析求解方法,首先以静平衡液面为基准点线性化液体晃动方程,然后利用特征函数展开法、变分原理及Ritz法等方法,将微重力下自由晃动问题的求解转变为求解矩阵方程的特征值问题.从而利用给... 为给出微重力条件下Cassini贮箱液体晃动问题的解析求解方法,首先以静平衡液面为基准点线性化液体晃动方程,然后利用特征函数展开法、变分原理及Ritz法等方法,将微重力下自由晃动问题的求解转变为求解矩阵方程的特征值问题.从而利用给出的计算公式求得液体自由晃动的振型和固有频率.因此,通过求解两步矩阵特征值问题,即可解决微重力条件下Cassini贮箱液体晃动问题. 展开更多

关键词 液体晃动 特征函数展开法 微重力

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混合非齐次边界下非饱和土一维固结解析解 被引量：1

6

作者 凌道盛 赵天浩 +2 位作者 钮家军 朱松 单振东 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期883-891,920,共10页

非饱和土的固结研究对道路工程、软土地基处理工程等具有十分重要的意义。基于Fredlund和Hasan提出的非饱和土一维固结理论,给出了土体内孔隙水压力和孔隙气压力变化的控制方程,并给出了单层非饱和土的初始条件与一类随时间变化的混合... 非饱和土的固结研究对道路工程、软土地基处理工程等具有十分重要的意义。基于Fredlund和Hasan提出的非饱和土一维固结理论,给出了土体内孔隙水压力和孔隙气压力变化的控制方程,并给出了单层非饱和土的初始条件与一类随时间变化的混合非齐次边界条件,构成了非饱和土一维固结的定解问题。通过非齐次边界条件齐次化和特征函数展开法,得到了土体内孔隙水压力和孔隙气压力消散的精确时域解析解。最后,通过对比验证了解析方法的正确性,并分析了边界条件指数变化对非饱和土体内孔隙水压力和孔隙气压力的消散以及土体沉降的影响。结果表明,边界处孔压或孔压梯度随时间的指数变化对非饱和土固结过程有明显影响。 展开更多

关键词 非饱和土固结 混合非齐次边界条件 解析解 特征函数展开法 指数变化边界

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边界配点法在二维线性水波问题中的应用

7

作者 曹雪玲 游亚戈 +1 位作者 盛松伟 张亚群 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期516-522,共7页

采用特征函数展开法和边界配点法相组合的方法求解二维线性水波问题,计算模型不再局限在矩形物体,而是有限等深域、无限区域内部分淹没的楔形固定障碍物,分析其存在对原波浪速度势在遇障碍物前后区域内的变化影响。边界配点法具有概念... 采用特征函数展开法和边界配点法相组合的方法求解二维线性水波问题,计算模型不再局限在矩形物体,而是有限等深域、无限区域内部分淹没的楔形固定障碍物,分析其存在对原波浪速度势在遇障碍物前后区域内的变化影响。边界配点法具有概念简单、易编程、适用于不规则区域和任意几何形状边界的优势,可有效避免复杂的计算和编程,更易广泛应用在各海洋工程问题中。 展开更多

关键词 边界配点法 特征函数展开法 波浪传播 障碍物 自由液面

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EMAT环形线圈阻抗的解析建模与计算

8

作者 周进节 崔世杰 +1 位作者 郑阳 吴旭东 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第12期1836-1842,共7页

针对常用的环形线圈电磁超声换能器的阻抗求解问题,建立电磁超声换能器解析模型,并根据电磁场理论导出双层螺旋线圈的阻抗积分表达式,然后采用截断区域特征函数展开法将其转化为更加容易求解的级数表达式。使用Mathematic软件研究了不... 针对常用的环形线圈电磁超声换能器的阻抗求解问题,建立电磁超声换能器解析模型,并根据电磁场理论导出双层螺旋线圈的阻抗积分表达式,然后采用截断区域特征函数展开法将其转化为更加容易求解的级数表达式。使用Mathematic软件研究了不同的求和次数和截断半径对阻抗计算结果的影响,并通过阻抗分析仪测量线圈的阻抗,比较了线圈阻抗计算值与测量值。结果表明理论计算和实验测量结果相符,其有效性和正确性得到相互验证。该计算模型与数值仿真运算相比,不仅线圈阻抗的物理意义明晰,而且极大缩短了运算时间。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 阻抗计算 环形线圈 截断区域特征函数展开法

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二阶挠曲重力波对直墙作用及其奇异解

9

作者 滕斌 梁爽 勾莹 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期530-536,共7页

利用特征函数展开法,对有限水深下二阶挠曲重力波在直墙前的反射问题做了求解.计算了直墙上二阶挠曲重力波作用力随入射波浪频率的变化关系.数值结果显示在某一特殊频率下二阶挠曲重力波作用力会趋向无穷.进一步研究表明,在该频率下挠... 利用特征函数展开法,对有限水深下二阶挠曲重力波在直墙前的反射问题做了求解.计算了直墙上二阶挠曲重力波作用力随入射波浪频率的变化关系.数值结果显示在某一特殊频率下二阶挠曲重力波作用力会趋向无穷.进一步研究表明,在该频率下挠曲重力波的相速度与倍频下的相速度相等,使得挠曲重力波的二阶分量分母为零而出现奇异性.这一奇异解的出现,使得入射波浪存在不确定性,对非线性挠曲重力波与结构物作用问题的求解造成困难.这是一个非常有意义但尚未解决的问题,需进一步探索. 展开更多

关键词 二阶 水弹性 挠曲重力波 特征函数展开法 奇异性

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磁芯位置对涡电流探头阻抗变化影响的解析分析

10

作者 张思全 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第6期791-795,共5页

本文提出了一种置于两层导体上方的Ⅱ磁芯线圈阻抗解析计算模型。采用解域截取特征函数展开方法进行了求解,最终获得了Ⅱ磁芯线圈阻抗的闭合形式表达式。利用Mathematica软件,在线圈受到频率从100 Hz到100 kHz变化的交变电流激励情况下... 本文提出了一种置于两层导体上方的Ⅱ磁芯线圈阻抗解析计算模型。采用解域截取特征函数展开方法进行了求解,最终获得了Ⅱ磁芯线圈阻抗的闭合形式表达式。利用Mathematica软件,在线圈受到频率从100 Hz到100 kHz变化的交变电流激励情况下,计算了Ⅱ磁芯线圈阻抗。获得了线圈置于两层导体上方及置于空气中两种情况下线圈阻抗的变化。为分析磁芯位置对线圈阻抗变化测量灵敏度的影响,在线圈各项参数保持不变情况下,将Ⅱ磁芯线圈阻抗变化计算结果分别与Ⅰ磁芯线圈和空气磁芯线圈阻抗变化进行了比较。结果表明,磁芯形状及磁芯与线圈的相对位置不同,对改变线圈阻抗测量灵敏度的作用也不同。将解析计算结果与Maxwell有限元软件仿真结果进行了比较,二者吻合很好,证明了所提出解析计算模型的正确性。 展开更多

关键词 涡电流检测 磁芯线圈 特征函数展开 阻抗变化 解析模型

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离岸式振荡水柱波能装置的理论及数值研究 被引量：6

11

作者 胡杭辉 邓争志 +1 位作者 姚炎明 赵西增 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期325-335,共11页

基于势流理论,利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱(OWC)波能转换装置相互作用的边界值问题.借助FLUENT软件及其用户自定义函数(UDF),建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型.从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽... 基于势流理论,利用匹配特征函数展开法,求解微幅波与离岸式振荡水柱(OWC)波能转换装置相互作用的边界值问题.借助FLUENT软件及其用户自定义函数(UDF),建立二维完全非线性波-OWC装置数值模型.从理论和数值上分析OWC装置吃水深度、气室宽度以及墙体厚度对波能转换效率的影响,解析解和数值结果吻合较好.依靠数值模型,模拟波高变化对OWC装置工作效率的影响.研究表明:OWC装置吃水深度的增加会导致高效频率带宽变窄,峰值向低频区移动;墙体厚度的增加会导致高频区波能转换效率下降,但对低频区影响较小;气室宽度的增大会导致高效频率带宽变宽,峰值向低频区移动;波高的增大会导致波能转换效率下降,在共振频率附近尤为明显. 展开更多

关键词 振荡水柱波能转换装置 计算流体动力学 势流理论 匹配特征函数展开法 波能转换效率

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T型透空式防波的堤水动力特性 被引量：3

12

作者 汪林 邓争志 +1 位作者 赵西增 陈勇 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1444-1450,共7页

为了探究T型透空式防波堤的水动力特性,本文采用匹配特征函数展开法对线性波作用下的流场进行求解,并得出波浪荷载及反、透射系数。针对结构物尖角附近流体运动的奇异性行为,分别引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近... 为了探究T型透空式防波堤的水动力特性,本文采用匹配特征函数展开法对线性波作用下的流场进行求解,并得出波浪荷载及反、透射系数。针对结构物尖角附近流体运动的奇异性行为,分别引入特定正交多项式将区域间公共界面上的速度分布函数近似展开。通过研究水面方箱,对比实验结果与T型结构的数模结果,验证方法的正确性,并综合分析T型结构各几何参数的影响。计算结果表明:水平板尺寸对波浪荷载及反、透射系数均有显著影响;增大垂向薄板长度能有效减少波浪透射;垂向薄板从水平板中部向两侧移动时,波浪透射系数略有减小,但结构物所受波浪荷载变化较大。垂直薄板的存在,能有效提升透空式防波堤的消波性能,进而减少工程造价。 展开更多

关键词 线性波 T型防波堤 匹配特征函数展开法 正交多项式 波浪荷载 反射系数 透射系数

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二层流体中圆弧型贯底式防波堤的绕射波浪力

13

作者 翟振峰 黄华 +1 位作者 詹杰民 张敖 《中山大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期135-142,共8页

基于二层流体的水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了圆弧型贯底式防波堤对二层流体中的表面波与内波绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的波浪力和力矩。计算结果表明:二层流体中表面波与内波对防波堤的无量纲最大波浪载荷... 基于二层流体的水波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了圆弧型贯底式防波堤对二层流体中的表面波与内波绕射的波势解,并据此解析计算了作用于防波堤的波浪力和力矩。计算结果表明:二层流体中表面波与内波对防波堤的无量纲最大波浪载荷的影响可以具有相同量级。而波浪入射角度、二层流体密度比、海况条件以及防波堤几何条件等的变化对绕射波浪作用均存在一定的影响,且表面波与内波作用的变化规律存在一定差异。二层流体中表面波作用因内波的干扰而有别于均匀海表面波的对应结果。 展开更多

关键词 圆弧型贯底式防波堤 二层流体 表面波与内波 特征函数展开法 波浪绕射

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双层直立圆弧型防波堤上绕射波浪力的解析计算

14

作者 翟振峰 黄华 +1 位作者 詹杰民 张敖 《海洋科学》 CAS CSCD 北大核心 2018年第8期62-70,共9页

基于微幅波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了双层直立圆弧型透空防波堤的波浪绕射解析解,从而将已有的比例边界有限元法拓展为解析算法,并据此对外层与内层防波堤所受波浪载荷进行了解析计算。计算结果表明:应用本文方法对直立透空... 基于微幅波绕射理论,应用特征函数展开法,推导了双层直立圆弧型透空防波堤的波浪绕射解析解,从而将已有的比例边界有限元法拓展为解析算法,并据此对外层与内层防波堤所受波浪载荷进行了解析计算。计算结果表明:应用本文方法对直立透空圆环柱的绕射波浪载荷进行验证计算,所得结果与现有的解析解完全吻合,说明方法可靠。双层堤较单层堤能更有效地减弱波浪作用。波浪的入射角度和特征参数、防波堤张角与半径、防波堤透空系数以及水深等因素的相对变化对双层堤的波浪作用均存在一定影响。 展开更多

关键词 微幅波理论 特征函数展开法 双层圆弧型透空防波堤 波浪力 波浪绕射

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椭圆余弦波对外圆弧透空薄壁双圆筒柱的绕射

15

作者 黄坤辉 黄华 +1 位作者 詹杰民 才瀚涛 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期123-131,共9页

依据椭圆余弦波一阶绕射理论,推导了浅水波对不同圆心角双层外圆弧透空薄壁内接圆柱绕射的波场解析解。通过对该结构的最大波浪力与最大波面实算,揭示了椭圆余弦波绕射的作用规律。结果表明:外层圆弧透空薄壁将大幅度减弱浅水波对内接... 依据椭圆余弦波一阶绕射理论,推导了浅水波对不同圆心角双层外圆弧透空薄壁内接圆柱绕射的波场解析解。通过对该结构的最大波浪力与最大波面实算,揭示了椭圆余弦波绕射的作用规律。结果表明:外层圆弧透空薄壁将大幅度减弱浅水波对内接圆柱的作用。波浪与海况条件、双外层薄壁和内圆柱的各类几何条件以及结构的透空系数等因素对椭圆余弦波作用均存在一定的影响。在一定浅水条件下,采用浅水波理论计算的最大波浪作用大于Airy微幅波理论对应结果;结构的实际最大波浪力将随着浅水波特征参数的增大而增大。 展开更多

关键词 椭圆余弦波 特征函数展开法 绕射 波面 波浪力

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波浪对圆柱外接圆弧型防波堤绕射的解析计算

16

作者 叶伟峰 黄华 +1 位作者 詹杰民 张敖 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2020年第3期70-77,共8页

在微幅波绕射理论的基础上,使用特征函数展开法,推导了圆柱外接圆弧型防波堤复合结构的水波绕射的解析解,并据此计算了该结构所受到的波浪载荷以及绕射波面分布。计算结果表明:与单一圆柱相比,外接圆弧型防波堤的存在可明显降低作用于... 在微幅波绕射理论的基础上,使用特征函数展开法,推导了圆柱外接圆弧型防波堤复合结构的水波绕射的解析解,并据此计算了该结构所受到的波浪载荷以及绕射波面分布。计算结果表明:与单一圆柱相比,外接圆弧型防波堤的存在可明显降低作用于圆柱的波浪载荷和圆柱表面的波浪爬高;采用外接堤表面密实或透空而内圆柱表面透空的结构形式可以取得圆柱防浪的较佳效果;结构透空系数、波浪入射角度、外接堤张角、外堤半径与水深比、水深与波长比等因素的变化对绕射波浪作用均存在一定影响。 展开更多

关键词 水波绕射 特征函数展开法 圆柱外接圆弧型防波堤复合结构 波浪力 绕射波面 波浪爬高

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前板可旋转的双垂板结构水动力特性的理论研究

17

作者 欧泽挺 邓争志 +1 位作者 任翔 赵西增 《海洋工程》 CSCD 北大核心 2021年第2期98-109,共12页

振荡水柱波能转换装置的最大转换效率往往受到腔内水柱共振机制的直接影响。通过对装置的基本结构进行简化,提出了一种前墙可绕固定轴旋转的双垂板式结构系统,旨在通过前墙的旋转运动进一步加剧水柱的振荡,从而对腔内水柱的共振机制进... 振荡水柱波能转换装置的最大转换效率往往受到腔内水柱共振机制的直接影响。通过对装置的基本结构进行简化,提出了一种前墙可绕固定轴旋转的双垂板式结构系统,旨在通过前墙的旋转运动进一步加剧水柱的振荡,从而对腔内水柱的共振机制进行调节和控制。基于线性波理论,采用匹配特征函数展开法对波浪与双垂板结构的相互作用进行理论研究,针对流场在结构物尖角附近的奇异性特征,将公共界面上的速度分布基于切比雪夫多项式近似展开,并应用区域间的速度与压力连续条件进行求解。通过分析结构的几何参数对反射透射系数、平均波面高程、前墙旋转振幅以及前墙与水面间相位差的影响,深究其共振机理,为振荡水柱波能转换装置的效率优化机制提供理论依据。结果表明,在所研究的波浪频率范围内,前墙的自由旋转运动会加剧板间的平均波面高程,应用于波浪能转换装置中能进一步拓宽高效频率带宽。 展开更多

关键词 线性波理论 波浪与结构物的相互作用 匹配特征函数展开法 双垂板 波能转换 振荡水柱式

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