脐带缆在潜器下放过程中的运动建模与仿真

潜器在下放布置过程中需要考虑变长度的脐带缆对其运动的影响,在考虑流的情况下,对脐带缆的有限差分模型进行了改进,并采用最小二乘方法求解由时间和空间上的中心差分格式离散后的非线性方程组。为了验证模型改进的有效性,将潜器在均匀定常流中水平匀速直航时的数值解与该特殊情况下的解析解进行比较,两组解的吻合不仅证实了模型改进的有效性,而且表明上述数值计算方法是可靠且有效的。在潜器下放布置运动给定的情况下,脐带缆的运动仿真结果表明,潜器姿态角的调整会对拖曳点处的缆绳张力大小和变化趋势产生显著的影响,流在改变缆绳空间形状的同时引起了缆绳对潜器作用力和力矩的非线性和时变性,脐带缆总是阻止潜器自身动力对运动速度和姿态角的改变,且对纵荡运动的影响最大。     

基于Pasternak双参数地基模型的陡坡段桥梁基桩内力计算方法

为考虑土体剪切模量对陡坡段桥梁基桩内力计算的影响,首先探讨桩后土压力的分布形式,并根据陡坡段桥梁基桩的承载特性建立简化分析模型;其次,引入Pasternak双参数模型,建立可考虑土体剪切模量的地基抗力计算模型;并在此基础上分别对受荷段与嵌固段基桩微元进行受力分析,求得各段控制差分方程,从而进一步迭代求解桩身位移及内力;最后,分别用陡坡段桥梁基桩实测数据与Pasternak双参数模型算例对本文内力计算方法进行验算,结果表明:本文计算方法用于陡坡段桥梁基桩内力计算是合理的,可为同类工程提供参考。     

电磁散射在层状空间目标的FDTD计算CSCD

研究用于分析层状空间目标电磁散射特性的时域有限差分(FDTD)方法。从二维Maxwell方程出发,导出带有入射角的一维修正Maxwell方程组及辅助方程,来计算二维总场-散射场(TF/SF)垂向边界上电磁场,从而在层状空间中实现直接时域形式的均匀平面波入射;为避免复杂的Sommerfeld积分,用互易原理得到简化的外推算法。用该方法对半空间目标电磁散射场和层状有耗空间中的线电流辐射场进行计算,在半空间近场区域得到了良好的均匀平面波,并且远场与已有文献结果和解析解结果都吻合较好,表明本算法和程序是正确和有效的。用该算法对多层状空间中的隧道、隧道内通车辆等目标以及隧道和车辆在无耗层状空间中的电磁散射特性进行研究。结果表明,金属车体对远区散射场贡献较大,且介质层的损耗特性影响着其对车体的屏蔽能力。     

差分法计算地震动旋转分量

旋转地震学是一门研究由地震、爆破以及工程振动等引起的地球介质运动的新兴学科.旋转运动的研究由来已久,但是由于缺少高精度的旋转分量地震仪,所以旋转运动的研究大多仅限于理论方面.差分法作为利用平动分量获取旋转分量的一种计算方法,在理论研究方面较为成熟,但是缺乏实际数据的验证.通过在对旋转运动研究现状充分调研的基础上,利用模拟数据和实测的爆炸源数据,对差分法进行了测试和分析.通过对比差分法计算的旋转分量和实测旋转分量的波形图、振幅谱和相位谱等,得出了在一定的误差允许范围内,差分法可以作为求取水平旋转分量（R_X,R_Y）的替代方法的结论;同时,针对爆炸源的高频特性以及密集台阵观测的特点,对现有的差分法进行了改进,提出了一种精度更高的求取旋转分量的差分法.      

Kelvin-Voigt黏弹性介质井孔声场有限差分数值模拟与波形特征

岩石介质具有黏滞性,黏弹性介质模型相对于弹性介质模型更为接近岩石介质的真实情况。根据Kelvin-Voigt黏弹性单元体模型本构关系,推导了柱坐标系下各向同性黏弹性介质时间域交错网格有限差分方程,进行了黏弹性介质井孔声场的数值模拟。模拟结果表明：品质因子和声源中心频率对黏弹性介质中的井内外声场均有影响：井外声场和井内声场的衰减均随品质因子的增大而减小,井外声波和井内反射波振幅随之增大;井外声场的衰减随声源中心频率的增大而减小,井外声波振幅随之增大,井内声场的衰减随声源中心频率的增大而增大,井内反射波振幅随之减小。     

考虑发射电流波形的地–空瞬变电磁三分量响应研究

地–空瞬变电磁法在煤炭采空区勘探等领域受到了越来越多的关注, 有必要研究发射电流波形参数对地–空瞬变电磁三分量响应特征影响, 为地–空瞬变电磁数据处理与解释提供理论依据。以梯形波为例, 首先, 研究不同发射电流波形的频谱分布情况; 然后, 基于三维时域有限差分正演研究发射波形的上升沿时间、脉宽和关断时间对地–空瞬变电磁三分量磁场响应的影响。结果表明:上升沿时间对三分量二次场响应基本不产生影响; 关断时间对三分量二次场响应的影响主要集中在0.2 ms之前, 且关断时间越长对纯异常响应影响越大; 脉宽对三分量二次场响应的影响主要集中在0.1 ms之后, 且脉宽越短对纯异常响应影响越大。三维采空区模型结果表明:关断时间、脉宽对三分量异常场和背景场响应的影响特征基本一致; 通过三分量纯异常场响应多测道图和时间道图可以判断异常体的分布范围和深度。研究成果可为地–空瞬变电磁激励源波形的参数选取提供有价值的理论借鉴。      

二维不均匀介质中点源P-SV波响应的有限差分近似算法

本文从一阶方程组形式的波动方程出发,发展了一种计算二维不均匀介质中点源P-SV波响应的近似方法。该方法通过引入线分布的应力作为震源,利用二维有限差分方法计算出线源响应,然后再经过波形校正和几何扩散校正得出相应的近似点源响应。通过把波形和振幅与精确解比较表明,该方法具有较好的精度。由于有限差分方法对于介质中速度和密度的分布没有特殊要求,另一方面,本文所给出的震源可以适用于位错点源、爆炸源或集中力源,因此上述方法十分适合于研究横向不均匀介质中的近场强地运动、爆炸振动或地震勘探等问题。     

产生有限差分合成地震图的最佳震源时间函数

震源时间函数在产生有限差分合成地震图中起着十分重要的作用。鉴于此, 我们考虑了5种不同的时间函数的振幅谱。结果表明, 当时间函数的高频信号比主信号携带更多的能量时, 伴随着主信号成分将出现我们所不希望的拖尾现象。本文说明, 在所考虑的几种用于产生有限差分合成地震图的震源时间函数中, 形如f(t)=te-2的时间函数是最佳的。由具有一个覆盖层的半无限空间弹性地球模型, 来产生有限差分合成地震图证实了这个结论。      

钱塘江口涌潮的二维数值模拟

应用二维有限体积法、Osher格式及间断拟合法,计算了钱塘江河口涌潮产生、发展到消亡的全过程。该算法能保证水量和动量守恒,且能适应水深巨大变化和动边界。根据钱塘江涌潮的特点,可将其合理概化为一线潮。在网格尺寸较大情况下,计算的一线潮仍保持高分辨率,能准确满足水力学间断条件,且计算量小,可以在微机上实现。在对某实测半日小潮进行率定后,对随后的大潮进行了验证计算,涌潮的主要特征(如涌潮高度、移速、水位和流场等)与实测资料符合良好,证实了模型的合理性和模拟能力。