海洋结构物水动力特性的耗散势流分析方法

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作者 李爱军 刘勇 +1 位作者 李华军 吕林 《海洋工程》 北大核心 2025年第4期100-108,共9页

在流体与海洋结构物的相互作用过程中,实际流体黏性、流动分离等会导致部分能量耗散。传统势流分析方法计算效率高,但是其无法直接考虑流体的能量耗散,有时会导致海洋结构物水动力特性参数的计算结果失真,因此学者们提出了引入流体能量... 在流体与海洋结构物的相互作用过程中,实际流体黏性、流动分离等会导致部分能量耗散。传统势流分析方法计算效率高,但是其无法直接考虑流体的能量耗散,有时会导致海洋结构物水动力特性参数的计算结果失真,因此学者们提出了引入流体能量耗散的势流分析方法。主要介绍3种具有代表性的耗散势流分析方法:1)修正结构物附近水域的自由水面条件;2)在结构物附近水域引入能量耗散区域;3)在结构物附近水域内引入能量耗散面。文章重点介绍不同分析方法中相关耗散边界条件的基本推导过程,以及耗散边界条件中控制参数的预测公式,可以为今后海洋结构物水动力特性的高效分析提供重要参考。 展开更多

关键词 势流理论 水动力特性 耗散水面条件 能量耗散区域 能量耗散面

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连接刚度对两模块浮体运动影响实验研究

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作者 胡嘉翰 勾莹 +2 位作者 梁爽 唐鹏程 朱建赫 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第4期376-383,共8页

浮式模块间的连接结构对多模块结构在波浪作用下运动响应和系泊力有重要的影响,因此开展了波浪与两模块组成的系泊浮体结构作用的物理模型实验,对比了模块间连接刚度对运动响应和系泊力的影响,并考虑了两种浮体系泊刚度.实验采用拉伸弹... 浮式模块间的连接结构对多模块结构在波浪作用下运动响应和系泊力有重要的影响,因此开展了波浪与两模块组成的系泊浮体结构作用的物理模型实验,对比了模块间连接刚度对运动响应和系泊力的影响,并考虑了两种浮体系泊刚度.实验采用拉伸弹簧模拟模块间的连接结构,通过改变弹簧刚度模拟不同连接结构的刚度.结果表明,改变连接刚度可以显著改变结构纵摇运动幅值,但对结构的纵荡和垂荡运动影响较小.实验结果可为多模块间的连接设计提供参考依据. 展开更多

关键词 多模块结构 连接刚度 系泊刚度 物理模型实验

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系泊点高度对半潜式养殖平台水动力和结构应力的影响

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作者 张艳芳 郑振钧 +4 位作者 梅华东 胡性涛 王衍鑫 唐鸣夫 杨传东 《渔业现代化》 北大核心 2025年第3期12-20,共9页

系泊点高度的不同会显著影响养殖平台的水动力特性和结构应力,从而影响平台的稳定性。采用ANSYS研究了半潜式养殖平台在不同系泊点高度下的水动力和结构应力特征。结果显示:系泊点越高,平台运动响应越大,尤其是倾斜角度增大,对平台运维... 系泊点高度的不同会显著影响养殖平台的水动力特性和结构应力,从而影响平台的稳定性。采用ANSYS研究了半潜式养殖平台在不同系泊点高度下的水动力和结构应力特征。结果显示:系泊点越高,平台运动响应越大,尤其是倾斜角度增大,对平台运维及极端海况下的稳定性不利。最低系泊点P1的锚泊力和应力较大,但未超过限制值,且运动响应最小,有利于平台运营,被推荐为理想系泊点。进一步研究了不同波浪周期和荷载方向对平台运动与受力的影响。仅波浪作用时,锚泊力与应力对波浪周期敏感性低,线位移和纵摇与波浪周期呈正相关关系。波流联合作用时变化趋势与纯浪作用相反。荷载方向0°时锚泊力最大,平台线位移最小。荷载方向15°和30°时,有2根锚链共同承力,锚泊力、纵摇和应力减小,线位移增大。研究结果可为半潜式养殖平台系泊高度的设计和优化提供依据。 展开更多

关键词 半潜式养殖平台 系泊点 浪流联合作用 锚泊力 结构应力

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波流作用下半潜式养殖平台水动力特性物理模型试验

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作者 宋峥嵘 唐鸣夫 +4 位作者 胡性涛 刘俊斐 梅华东 郑振钧 杨传东 《渔业现代化》 北大核心 2025年第3期53-61,共9页

半潜式平台在无遮蔽海况下面临波流联合作用引发的系泊失效与运动失稳风险。针对可升降式养殖平台设计方案,通过物理模型试验校核其在维修、漂浮、坐底三类典型工况下的水动力性能。试验采用1∶75缩尺模型,测量平台6自由度运动响应及系... 半潜式平台在无遮蔽海况下面临波流联合作用引发的系泊失效与运动失稳风险。针对可升降式养殖平台设计方案,通过物理模型试验校核其在维修、漂浮、坐底三类典型工况下的水动力性能。试验采用1∶75缩尺模型,测量平台6自由度运动响应及系泊链张力动态特征。结果显示:维修和漂浮工况下,波流联合作用导致锚泊力达到最大,且不同荷载组合对平台运动的影响很小。波浪周期对锚泊力及纵摇影响显著,但对线位移影响较小。波流联合作用下,锚泊力和线位移随波周期增大而增加,而在纯浪作用下,这一趋势则相反。坐底工况下,平台具有富裕重力,抗滑和抗倾覆性能较强,运动量和锚泊力可忽略。对比了维修状态和漂浮状态的平台动力响应,在海流或波流联合作用下,增加吃水会增大锚泊力并加剧纵摇,同时限制线位移,而在纯浪作用下,增加吃水深度会减小运动响应和锚泊力。研究结果验证了6点系泊方案的稳定性和锚链强度均满足设计要求,为平台建设提供了依据。 展开更多

关键词 半潜式平台 规则波 物理模型试验 浪流联合作用

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基于残差网络和边缘检测的辽东湾海冰识别研究

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作者 卫志军 杨浩 +2 位作者 孔雨秋 魏彬航 王安良 《海洋通报》 北大核心 2025年第4期479-491,共13页

精确识别海冰并检测海冰边缘对辽东湾冰情监测等研究具有重要意义。本文基于MODIS卫星影像提出一种Res-UNet海冰图像分割模型。该模型在U-Net模型的基础上引入了残差学习模块,进一步提升多类型海冰特征提取能力,进而提高模型精度及泛化... 精确识别海冰并检测海冰边缘对辽东湾冰情监测等研究具有重要意义。本文基于MODIS卫星影像提出一种Res-UNet海冰图像分割模型。该模型在U-Net模型的基础上引入了残差学习模块,进一步提升多类型海冰特征提取能力,进而提高模型精度及泛化能力。将该Res-UNet模型与双阈值分割算法、U-Net模型和DeepLabV3+模型进行对比,结果表明:Res-UNet模型在精确度、召回率、F1分数和整体精度4项评价指标相较于U-Net和DeepLabV3+模型中的最高值分别提升了1.9%、3.7%、2.7%和8.9%,即Res-UNet分割精度表现优秀。此外,本文在海冰图像分割结果的基础上进一步进行海冰边缘检测及海冰面积提取。与同类分割模型相比,海冰边缘检测在精确度、漏检率、误检率和边缘连续性4项评价指标上相较于U-Net、DeepLabV3+、双阈值分割算法的最高值分别有6.4%、11.2%、13.4%和18.8%的提升;与人机交互方式计算海冰面积相比,本文提出模型在冰间水道识别和效率方面有显著提升。本文开发的模型可为辽东湾海冰识别及要素提取提供可靠的遥感数据处理方法。 展开更多

关键词 辽东湾海冰识别 海冰边缘 Res-UNet模型 精度

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一种新型截面浮式防波堤的消波性能研究

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作者 马玉祥 田世豪 董国海 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第10期1921-1931,共11页

针对现有浮式防波堤难以消减较长周期波浪的局限性,本文提出了一种新的截面型式的浮式防波堤。利用西门子Star CCM+软件,通过一系列数值波浪水槽试验,开展了该新型截面防波堤的消波性能分析。结果表明:在入射波周期T=10 s的条件下,本文... 针对现有浮式防波堤难以消减较长周期波浪的局限性,本文提出了一种新的截面型式的浮式防波堤。利用西门子Star CCM+软件,通过一系列数值波浪水槽试验,开展了该新型截面防波堤的消波性能分析。结果表明:在入射波周期T=10 s的条件下,本文提出的新型截面防波堤的透射系数相较于已有的整体尺寸近似或截面面积接近的浮式防波堤降低约20%;本文进一步分析了截面局部尺寸对该浮式防波堤消波性能的影响,当水平导浪板的长度由5 m增加至9 m,T=10 s波浪下该防波堤的透射系数可由0.6降至0.5。此外,在底部增设多列竖直板可使透射系数降低5%~12%,有效地增强了防波堤的性能。 展开更多

关键词 浮式防波堤 消波性能 新型截面 消波模块 数值波浪水槽试验 透射系数 挡浪墙 底部竖板

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超限船舶荷载作用下高桩码头损伤数值分析

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作者 杨钢 周玉 +1 位作者 王忠涛 田尚 《大连理工大学学报》 北大核心 2025年第4期384-390,共7页

受海洋经济繁荣、船舶大型化趋势等因素影响,泊位能力提升成为诸多码头的选择.为有效了解码头潜力,针对当前保有量较大的高桩码头,综合考虑船舶-结构-土体的相互作用,采用ANSYS/LS-DYNA大型有限元软件建立仿真数值模型.引入JHC模型和线... 受海洋经济繁荣、船舶大型化趋势等因素影响,泊位能力提升成为诸多码头的选择.为有效了解码头潜力,针对当前保有量较大的高桩码头,综合考虑船舶-结构-土体的相互作用,采用ANSYS/LS-DYNA大型有限元软件建立仿真数值模型.引入JHC模型和线性强化模型来描述码头与船体在不同船舶荷载作用下的非线性变形及破坏情况,设计15种不同船舶质量和撞击速度的组合工况,展开超限撞击下撞击力、码头结构应力和码头损伤评价等方面的研究.研究表明,撞击力峰值与船舶质量和撞击速度密切相关,其中撞击速度的影响更显著;倾向码头方向的斜桩是水平荷载的主要受力构件,提升码头结构强度应重点考虑此类构件的加固设计;桩基设计应考虑间距布设,以减少群桩效应引起的承载力问题;提出结构损伤比,结合15种组合工况获得结构损伤评价的拟合公式. 展开更多

关键词 高桩码头 数值分析 损伤评价 船舶荷载 超限撞击

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近断层地震动作用下高土石坝随机动力分析研究

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作者 李思瀚 庞锐 +1 位作者 周扬 徐斌 《振动工程学报》 北大核心 2025年第5期919-930,共12页

采用台湾集集近断层脉冲型地震动记录,建立随机脉冲型地震动模型,对古水250 m级实际工程面板坝进行有限元分析,并利用直接概率积分法对高土石坝的坝顶位移和坝坡滑移量进行随机动力分析及可靠度分析。研究表明,脉冲型地震动对高土石坝... 采用台湾集集近断层脉冲型地震动记录,建立随机脉冲型地震动模型,对古水250 m级实际工程面板坝进行有限元分析,并利用直接概率积分法对高土石坝的坝顶位移和坝坡滑移量进行随机动力分析及可靠度分析。研究表明,脉冲型地震动对高土石坝的竖向变形以及坝坡稳定有显著影响。研究了近断层高地震风险情况下的高土石坝,综合评价了高土石坝的地震安全性和抗震能力。 展开更多

关键词 随机振动 近断层脉冲型地震动 高土石坝 直接概率积分法 动力可靠度分析

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黄河内蒙古段河冰表面光谱特征及冰内溶解性有机质光谱分析

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作者 冷玉鹏 李春江 +3 位作者 杨文焕 李卫平 汤世科 李志军 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2273-2280,共8页

河冰表面光谱特征是遥感反演的主要参数之一,能够为研究冰的光学性质提供主要依据。冰面反射率是用来研究寒区水域大气和水体之间能量交换的重要参数,也是光谱特征中最主要的参数。溶解性有机质(DOM)对于指示水环境具有重要作用,因此分... 河冰表面光谱特征是遥感反演的主要参数之一,能够为研究冰的光学性质提供主要依据。冰面反射率是用来研究寒区水域大气和水体之间能量交换的重要参数,也是光谱特征中最主要的参数。溶解性有机质(DOM)对于指示水环境具有重要作用,因此分析河冰中溶解性有机质的光谱特性对认识其环境指示作用具有重要意义。利用便携光谱仪对冰面进行光谱测定,通过冰样的三维荧光光谱结合平行因子分析法(PARAFAC),揭示了黄河内蒙古段河冰的光谱特征以及DOM的荧光组分、来源特征和影响因素,为冰体中DOM组成和来源特性研究提供理论基础。结果表明:黄河冰表面的反射率变化趋势是先增大后减小,泥沙量对冰的反射率存在很大的影响。黄河内蒙古段冰内主要含有1种类蛋白质(类色氨酸)和1种陆源腐殖质,其荧光强度的贡献分别为56.62%和43.38%。荧光强度在冰表层最低,沿冰厚增长方向逐渐增大。通过对荧光特征参数的分析,得到所取冰样的荧光指数FI值为1.31~2.42,生物指数BIX值为0.74~2.93,腐殖化指数HIX值为0.20~1.74。不同的荧光特征参数表明黄河内蒙古段冰样的DOM来源为内源释放和外源输入,其中内源贡献较大,且冰体的腐殖化程度较低。研究结果揭示了黄河内蒙古段河冰的光谱特征、DOM的荧光特征以及组分来源等相关影响因素,可以为今后进一步研究冰内DOM的演化过程以及寒区河流的水质识别与冰下生态监测提供相应的理论依据与数据支持。 展开更多

关键词 黄河冰 光谱特征 溶解性有机质 三维荧光光谱 荧光特征参数

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风、冰联合作用下考虑大直径桩基础柔性的一体化海上风力机振动控制研究

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作者 柳英洲 周利 +3 位作者 张建华 练继建 施伟 姚烨 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第11期1192-1204,共13页

本文针对于风-冰-结构-土耦合机制的复杂相互作用,结合多体动力学方法和有限元方法,引入调谐质量阻尼器(TMD),以10MW风力机组为例,建立机舱叶片-塔筒-大直径基础一体化冰激振动耦合模型.将土体离散化,搭建三维土体相互作用模型,进而运... 本文针对于风-冰-结构-土耦合机制的复杂相互作用,结合多体动力学方法和有限元方法,引入调谐质量阻尼器(TMD),以10MW风力机组为例,建立机舱叶片-塔筒-大直径基础一体化冰激振动耦合模型.将土体离散化,搭建三维土体相互作用模型,进而运用位移法和力法计算土体材料作用下大直径基础结构的等效节点力和节点位移,对桩土相互作用进行模拟.同时,采用内聚单元法和有限元法相结合的方法,在风、冰联合作用下研究不同冰厚和冰速下海上风力机动力响应特性和减振机理.结果表明:不同冰速会导致风力机振动模式差异,当考虑TMD振动控制时,冰激共振状态下塔顶响应的减振效果更好,结构发生单频共振;冰厚对于结构振动控制效果有着显著影响,然而,对于风力机结构动量响应,较小的冰厚会对风力机基础结构碰撞位置产生“负反馈”效应.本文研究结论可为冰区海上风力机的设计提供参考. 展开更多

关键词 海上风力机 桩基础 一体化耦合模型 冰激振动 振动控制

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基于无人机影像识别冰封水库CH_(4)冒泡分布热点区域

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作者 胡天超 金业 +4 位作者 陈小强 金亢 孙源 李志军 许士国 《湖泊科学》 北大核心 2025年第6期2132-2145,I0012,I0013,共16页

冒泡作为湖库等淡水生态系统中温室气体甲烷(CH_(4))排放的主要方式,具有高度时空异质性。水库库尾浅水区沉积物易产生CH_(4),并以冒泡的形式释放,但在开放水体中很难捕捉到CH_(4)冒泡的排放热点区域。冰封水库在冰的生长过程中会冻结... 冒泡作为湖库等淡水生态系统中温室气体甲烷(CH_(4))排放的主要方式,具有高度时空异质性。水库库尾浅水区沉积物易产生CH_(4),并以冒泡的形式释放,但在开放水体中很难捕捉到CH_(4)冒泡的排放热点区域。冰封水库在冰的生长过程中会冻结捕捉由沉积物产生并上浮富含CH_(4)的气泡,在冰面上形成一定规模的“冰封气泡”,这使得基于冰封气泡特征识别CH_(4)冒泡分布热点区域的规模、空间分布成为可能。本研究以我国东北地区大型水库——东风水库为调查对象,基于冬季水库冰面的无人机影像与现场冰封气泡特征调查,结合面向对象的图像分析,构建了冰封气泡影像提取分割方法,利用空间自相关分析探究冰封气泡空间分布模式,识别冰封气泡聚集的热点区域。研究结果表明:(1)东风水库库尾冰封气泡直径范围为1~10 cm,无人机15 m飞行高度空间分辨率为0.4 cm,能够满足识别冰封气泡的质量要求;形态学顶帽变换方法能够有效改善光照不均的图像,显著提高正射影像图片资料的合成质量。(2)利用气泡、冰裂纹在长宽比、亮度、密度等特征值的差异性能够进行冰封气泡的有效提取分类,受调查的3个气泡区分类总体提取精度均为0.8以上,显示了较高的冰封气泡提取效果。(3)3个冰封气泡密集区域总气泡面积占库尾总面积的0.24%,3个区域内部共10个调查样带的气泡面积占比分布范围为2.6%~7.8%。冰封气泡空间分布均呈现显著的聚集模式,被划分为冒泡分布热点区域占库尾总面积的0.9%,说明在整个水库范围内,CH_(4)冒泡热点可能仅存在于有限的区域内。研究成果对揭示湖库甲烷排放热点区域分布特征具有重要指示意义。 展开更多

关键词 冰封水库 无人机 CH_(4)冒泡 热点区域 面向对象的图像分析 东风水库

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基于频散特性的层状介质面波自由场反演

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作者 薛耀辉 董志骞 +3 位作者 李钢 余丁浩 王睿 张昊 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第6期1270-1280,共11页

面波自由场反演是实现土-结相互作用(SSI)体系地震动输入以及揭示结构真实地震响应行为的重要步骤之一。现有反演方法将地表地震动全部作为体波考虑,仅对体波自由场进行反演。为了弥补忽略面波带来的反演精度不足,提出了一种层状介质场... 面波自由场反演是实现土-结相互作用(SSI)体系地震动输入以及揭示结构真实地震响应行为的重要步骤之一。现有反演方法将地表地震动全部作为体波考虑,仅对体波自由场进行反演。为了弥补忽略面波带来的反演精度不足,提出了一种层状介质场地基于频散特性的面波自由场反演方法,为SSI体系地震响应分析提供准确的面波激励。该方法针对频散面波多模态相互耦合、难以分离的问题,采用平均能流密度来表征各频散模态的参与量,并结合频域动力刚度矩阵计算了模态参与系数;然后采用模态参与系数对各频散模态进行解耦,将地表面波分量分配给各单阶频散模态进行单模态面波自由场反演;最后利用模态叠加原理将所有单模态面波自由场合成多模态面波自由场。方法的准确性和应用性分析结果表明,所提反演方法能够准确地还原地下真实的面波自由场以及揭示频散面波对SSI体系地震响应的重要影响,可用于为SSI体系抗震设计、风险评估等工作提供定量的指导。 展开更多

关键词 面波自由场反演 SSI体系 层状介质 频散特性 能流密度

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随机主余震作用下AP1000核电厂可靠度研究

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作者 高嘉鸿 庞锐 +1 位作者 宰德志 徐斌 《振动工程学报》 北大核心 2025年第7期1577-1587,共11页

在实际中,地震通常由一次主震和一系列余震构成,且地震发生的随机性很强。主震会对结构造成破坏,随后的余震则会放大和加剧结构的响应与损伤。然而,目前尚无考虑随机地震序列作用对核电厂影响的研究。提出了一种AP1000核电厂在随机主余... 在实际中,地震通常由一次主震和一系列余震构成,且地震发生的随机性很强。主震会对结构造成破坏,随后的余震则会放大和加剧结构的响应与损伤。然而,目前尚无考虑随机地震序列作用对核电厂影响的研究。提出了一种AP1000核电厂在随机主余震作用下的动力响应和可靠度研究的分析框架。使用地震动的物理随机函数模型、窄带波群叠加法和Copula函数模拟随机主余震序列;基于ABAQUS软件建立AP1000核电站模型,并对其进行动力响应分析;基于直接概率积分法得到核电厂屏蔽厂房水平方向最大位移响应的概率密度函数,并计算其动力可靠度。结果表明,相较于仅经历主震,余震作用后屏蔽厂房顶部和安全壳顶部的加速度与相对位移分别有不同程度的增大,屏蔽厂房水箱和通风口之间区域的损伤面积有所扩大,余震会对核电厂造成进一步破坏。由于地震的随机性,核电厂的动力响应也表现出一定随机性。余震会降低核电厂的动力可靠度,其降低的程度与核电厂选择的阈值相关。 展开更多

关键词 AP1000核电厂 随机主余震 直接概率积分法 动力响应 可靠度

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船坞坞位与舾装泊位联合调度优化

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作者 苏志棚 唐国磊 +2 位作者 张远大 吴青谊 赵卓瑶 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第25期10927-10936,共10页

船坞坞位与舾装泊位调度是船厂调度的关键且两者相互协调与衔接,直接关系船舶建造效率和交付时间。为此,将船坞坞位调度和舾装泊位调度决策联合起来,以最小化交船总延误时间为目标,建立船坞坞位与舾装泊位联合调度优化模型。针对船厂作... 船坞坞位与舾装泊位调度是船厂调度的关键且两者相互协调与衔接,直接关系船舶建造效率和交付时间。为此,将船坞坞位调度和舾装泊位调度决策联合起来,以最小化交船总延误时间为目标,建立船坞坞位与舾装泊位联合调度优化模型。针对船厂作业的复杂性和动态性特征,考虑坞内多种建造模式、船舶分段移位、双档靠泊等复杂流程,提出基于仿真优化的模型求解方法。结果表明,提出的优化模型和基于仿真优化的模型求解方法,能够有效优化船坞坞位与舾装泊位联合调度,为船坞坞位与舾装泊位调度计划优化提供参考。 展开更多

关键词 船坞坞位 舾装泊位 联合调度 智能体仿真 优化

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基于随机场理论的糯扎渡大坝随机有限元分析

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作者 白国炜 贾宇峰 相彪 《人民长江》 北大核心 2025年第7期174-180,共7页

受施工质量、土料风化程度和室内试验误差等因素影响,土石坝现场坝料参数在空间分布上存在一定的不确定性,然而现有大坝安全评价指标还是以确定性分析为主,无法准确描述参数不确定性对坝体安全性的影响,为此研究了考虑坝料参数空间变异... 受施工质量、土料风化程度和室内试验误差等因素影响,土石坝现场坝料参数在空间分布上存在一定的不确定性,然而现有大坝安全评价指标还是以确定性分析为主,无法准确描述参数不确定性对坝体安全性的影响,为此研究了考虑坝料参数空间变异性的心墙堆石坝坝体结构响应的变化规律。基于随机场理论,对糯扎渡心墙堆石坝坝料参数的空间变异性特征进行了分析,对其进行了静、动力随机有限元计算,并与观音岩大坝的静力随机有限元计算结果进行了对比。结果表明:填筑质量较好的糯扎渡大坝坝料的竖向相关距离更大,竣工时坝体最大沉降和蓄水时坝顶最大变形倾度的标准差和超越概率更小;此外,采用均一参数对糯扎渡大坝进行确定性动力有限元计算有41%和49%的概率低估坝体的加速度峰值和动位移峰值。研究成果可为考虑材料参数空间变异性的大坝不确定性结构响应安全评价体系的建立提供参考。 展开更多

关键词 心墙堆石坝 空间变异性 随机有限元分析 随机场理论 糯扎渡大坝 观音岩大坝

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孤立波生成问题的MPS数值模拟

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作者 李梦诗 王国玉 李春辉 《水利水电科技进展》 北大核心 2025年第3期48-54,85,共8页

基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域... 基于移动粒子半隐式方法(MPS),提出了一种求解流体与刚体结构物相互作用的等效动量传递法,并以水位差法和箱体落水法为例对孤立波生成问题进行了数值模拟。该方法将结构物离散为刚体粒子群,它们由相应的“流体”粒子群替代,在完成全域内单一密度流体动量方程的求解后,将这部分“流体”粒子群所获得的动量传递给相应的刚体粒子群,并恢复刚体的初始几何构型,从而实现流体与结构物的动力学耦合。数值模拟结果表明,该方法模拟得到的孤立波生成过程中结构物附近流场变化、波面传播以及结构物运动等信息均与物理模型试验结果吻合良好;与箱体落水法相比,水位差法生成的孤立波的波高较大,波速较快,但生成稳定孤立波所需的时间较长。 展开更多

关键词 孤立波 移动粒子半隐式方法 等效动量传递 流固耦合

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青海湖湖冰在积雪及沙尘覆盖下的变化差异及分析

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作者 富翔 李志军 +2 位作者 李春江 霍璞真 解飞 《湖泊科学》 北大核心 2025年第5期1795-1807,共13页

湖冰是气候变化的指示因子,全球气候变暖对湖冰的生消过程产生了深远的影响。青藏高原湖泊众多,冻结现象普遍,对气候变化的响应最为敏感,但目前对于高原湖冰热力过程的研究较少,大气—湖冰—湖水间的相互作用机制尚未明确,而青海湖作为... 湖冰是气候变化的指示因子,全球气候变暖对湖冰的生消过程产生了深远的影响。青藏高原湖泊众多,冻结现象普遍,对气候变化的响应最为敏感,但目前对于高原湖冰热力过程的研究较少,大气—湖冰—湖水间的相互作用机制尚未明确,而青海湖作为青藏高原最大的湖泊,对高原气候及水资源平衡的影响尤为重要。因此在2022年2月5日开展青海湖冰封期湖泊气—冰—水原位观测实验,分析积雪、沙尘及裸冰面情况下青海湖湖冰变化过程的差异。结果表明:2月处于湖冰发展平衡期,最大冰厚为36.5 cm,最大雪深为10.4 cm,雪深的增加降低了冰厚生长速率;湖冰反照率早晚高、午时低,积雪覆盖时反照率最大为0.61,而沙尘及裸冰面情况下反照率分别降至0.27和0.16,太阳净辐射强度也随反照率变化发生改变;随深度增加,冰温升高,日变化幅度减小,对气温的敏感程度减弱;积雪会显著降低气温与冰温间的相关性,相关系数由裸冰面阶段的0.93降至0.34;积雪放大了表层冰温对气温响应的滞后效应,滞后时间为73~169 min,而裸冰在太阳辐射强烈作用下,较气温提前97 min达到最大值;冰内垂向传导热通量的变化与冰温一致,随深度增加热通量降低,日变化幅度减小。裸冰面时传导热通量与其日变化幅度均大于积雪覆盖阶段,太阳辐射的昼夜交替影响上层冰温,传导热通量方向随之发生翻转;冰—水界面热通量呈增加趋势,积雪覆盖阶段均值为8.43 W/m^(2),裸冰面阶段均值增加至20.14 W/m^(2);湖冰平衡期的冰底潜热通量在-10~10 W/m^(2)间波动。本研究丰富了青海湖冰封期的湖冰变化实测资料,为适用于高原地区的湖冰模型细化与参数化改进奠定了基础。 展开更多

关键词 青海湖 湖冰 积雪 沙尘 冰水温度场

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全非平稳地震动随机场的时-频域混合降维模拟

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作者 姜云木 刘章军 +1 位作者 刘子心 阮鑫鑫 《振动工程学报》 北大核心 2025年第9期1986-1994,共9页

本研究在过滤白噪声模型的基础上进行了扩展,提出了一种全非平稳地震动随机场的时-频域混合降维建模方法,有效突破了传统模型仅能模拟地震动过程而无法刻画地震动场的局限性。具体地,针对过滤白噪声模型中脉冲响应函数难以直接体现地震... 本研究在过滤白噪声模型的基础上进行了扩展,提出了一种全非平稳地震动随机场的时-频域混合降维建模方法,有效突破了传统模型仅能模拟地震动过程而无法刻画地震动场的局限性。具体地,针对过滤白噪声模型中脉冲响应函数难以直接体现地震动随机场空间相干性的问题,通过引入本征正交分解-降维模拟方法,实现了具有空间相干性的白噪声随机向量过程频域表达。应用地震动随机场不同作用点处的脉冲响应函数和调制函数对相应的白噪声分量过程滤波调幅,实现了全非平稳地震动随机场的时-频域高效降维表达。数值算例分别从均值、标准差、自/互相关函数以及反应谱、相干函数等方面验证了全非平稳地震动随机场时-频域混合降维模型的精确性和工程适用性。 展开更多

关键词 地震动随机场 过滤白噪声 本征正交分解 时-频域表达 降维模拟

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规则波作用下通海型养殖工船液舱水动力特性试验

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作者 孙晨 马超 +1 位作者 薛博茹 赵云鹏 《农业工程学报》 2025年第20期241-246,共6页

针对通海型养殖工船存在的船体-液舱-外部水体之间复杂耦合效应问题,该研究通过物理模型试验对比分析了封闭型与通海型液舱的运动响应及舱内波浪场特性,并进一步探讨了不同载液率对液舱水动力的影响。试验结果表明,通海型液舱在垂荡与... 针对通海型养殖工船存在的船体-液舱-外部水体之间复杂耦合效应问题,该研究通过物理模型试验对比分析了封闭型与通海型液舱的运动响应及舱内波浪场特性,并进一步探讨了不同载液率对液舱水动力的影响。试验结果表明,通海型液舱在垂荡与纵摇方向的幅值响应算子均呈现显著的双峰特征;与封闭型相比,通海孔具有明显的减荡作用,在载液率50%、60%和65%条件下,垂荡幅值响应最大降幅分别为34.2%、28.6%和33.5%。同时,通海孔的存在增强了舱内波浪场的非均匀性,表现为在短周期及高载液率条件下,背浪侧自由水面的振幅明显大于迎浪侧,最大可增大为迎浪侧的2.26倍。因此,通海孔虽在一定程度上降低了液舱整体垂荡,但可能加剧舱内波场的非均匀分布,需在工程设计中结合适当的减晃措施加以控制。该研究可为通海型养殖工船的优化设计提供理论支撑,并对深远海养殖技术的发展具有积极意义。 展开更多

关键词 水产养殖 液舱 通海孔 波浪场 物理模型试验

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