关于引潮力在大气和地震活动中作用的探讨

文中在分析讨论了引潮力的动力学特征后指出,任何一种(海潮、地潮、大气潮)潮汐运动,都是在引潮力场作用之下而产生的一种场运动,而且,如同海洋的潮汐运动一样,大气潮、地潮也是由许多尺度不等的潮汐振动系统所组成,由于每个振动系统皆拥有各自的固有振动频率,故每个潮振动系统的共振响应频率和平衡响应频率也就各不相同。因此,在同样的引潮力(或天文)条件下,不同区域的大气、地震活动的反应情况也就不同。文中还指出,引潮力对于大气、海洋、地球所输送的能量,还应包括其对非潮汐速度场的作用在内。因此文中认为,引潮力对于大气、海洋和地球运动所输送的能量,将比人们目前所估算的要多得多。     

考虑浮体升沉及张紧环运动深海立管固有振动特性研究

研究深海顶张力立管(TTR)的固有振动特性。通过考虑两种不同的分析模型,研究沿水深变化的轴力以及张紧环运动对于立管固有振动频率和振型的影响。考虑立管顶端动边界条件及立管轴力随水深变化,提出了计算深水顶张力立管固有振动频率的方法,给出考虑浮体升沉及张紧环运动时顶张力立管的固有振动特性。结果表明,考虑变轴力和张紧环的影响是计算立管固有频率需要考虑的;立管浮体的运动,导致立管频率显著变化,从而改变立管的共振特性。     

Study of natural vibration characteristics of deep-water riser considering heave motion of platform and tension-ring's motion

研究深海顶张力立管(TTR)的固有振动特性.通过考虑两种不同的分析模型,研究沿水深变化的轴力以及张紧环运动对于立管固有振动频率和振型的影响.考虑立管顶端动边界条件及立管轴力随水深变化,提出了计算深水顶张力立管固有振动频率的方法,给出考虑浮体升沉及张紧环运动时顶张力立管的固有振动特性.结果表明,考虑变轴力和张紧环的影响是计算立管固有频率需要考虑的;立管浮体的运动,导致立管频率显著变化,从而改变立管的共振特性.     

悬跨管道的非线性自由振动

本文基于管道静变形曲线是一平面曲线,其运动可视为在静平衡位置附近的小运动的特点,用Lindstedt-Poincare法研究了管道面内和面外的非线性自由振动,求得振动的幅频关系及振动频率随张力及水深的变化规律,并用多尺度法分析了内共振现象。     

南海北部沿岸海洋站的假潮

收集和分析了南海北部沿岸15个海洋站所在港湾发生假潮的资料，并对其中较大振幅的典型假潮个例，进行了港湾基态自然周期分析和假潮振动的频谱分析。研究发现，假潮最大振幅振动多发生在天文潮的高潮或低潮期间；根据海湾地形尺度用梅立恩（Merian）公式计算得出的海湾基态自然周期；和根据资料曲线估计得出的假潮周期，以及功率谱分析得出的周期，三者非常接近。从本文研究所得结果来看，这些海湾的较大振幅假潮多发生在春、夏季，且都和风速、风向以及气压的剧烈变化有关。这些大气扰动在春天多为冷空气南下，在夏季多为热带气旋活动。研究认为，假潮的发生很可能是大气振动通过外海表面波作为中间机制，与港湾自由态振动之间产生耦合共振的结果。     

龙口湾大振幅假潮形成的数值模拟

龙口湾是出现假潮比较显著的海湾之一,据统计1972-1981年间,平均每年出现6次40cm以上的振动,1980年9月1日观测到水位振动的最大振幅达293cm,同日的气压波也有7个hPa的起伏.本文用数值模拟的方法,初步探讨了气压扰动和在龙口湾1980年9月1日观测到的假潮之间的定量关系,证实了在龙口湾中出现的大振幅假潮的确是由于移动气压波扰动激起湾外长波,传入湾内发生共振所导致的.直接由气压波扰动很难导致大振幅假潮的发生.     

聚类分析方法识别水下目标

水下目标的固有振动频率与其本身的材料参数密切相关。如能从测得的目标共振频率反演目标材料参数，结合某些先验知识，便可对目标的某些物理属性作出判断，实现或有助于实现水下目标识别。Ｂａｔａｒｄ等人研究了柱形目标中声速与其固有振动频率间的关系。本文分析并简化了这种关系，然后应用模态识别中的动态聚类方法，由目标共振频率反演目标材料参数，所得结果与实际材料参数符合较好。     

山东半岛沿岸的大振幅假潮

根据山东半岛沿岸１２个验潮站的水位资料曲线,摘取了各站的假潮参数,并对该区域沿岸大振幅假潮变化做了统计分析,给出了假潮的基本特征－发生频率,月出现率,振动周期,延时和峰值出现的时刻,分析了假潮周期的谱型,最后还讨论了大振幅假潮形成的初步原因。     

土壤-地雷共振系统模型解析

在研究土壤-地雷共振系统模型的基础上,提出一种共振与反共振相结合的声波探雷模型.根据地雷顺性大及低频声学的特征,把地雷与其上方的土壤分别等效为弹簧和质量块,构成质量-弹簧共振系统,通过对系统频响函数的解析,讨论模型的共振与反共振现象.通过实验发现有、无地雷的地表振动速度比值存在大于1的极大值频率点和小于1的极小值频率点交替出现的现象,与理论预测符合.表明土壤-地雷共振系统同时存在共振与反共振现象,可用于地雷成像的研究.     

龙口湾大振幅假潮形成的数值模拟

龙口湾是出现假潮比较显著的海湾之一。据统计,１９７２～１９８１年,平均每年出现６次〉４０ｃｍ的振动,其中１９８０年９月１日观测到水位振动的最大振幅达２９３ｃｍ,同日的气压波也有７ｈＰａ的起伏。用数值模拟方法,初步探讨了气压扰动与１９８０年９月１日 在龙口湾观测到的假潮之间的定量关系,证实,在龙口湾中出现的大振幅假潮的确是由于移动气压波扰动激起湾外长波传入湾内发生共振所引起的。直接由气压波扰动很难引     

山东半岛沿岸的大振幅假潮

根据山东半岛沿岸１２ 个验潮站的水位资料曲线,摘取了各站的假潮参数（周期、振幅、延时和峰值出现时刻）,并对该区域沿岸大振幅假潮变化做了统计分析,给出了假潮的基本特征——发生频率、月出现率、振动周期、延时和峰值出现的时刻;分析了假潮周期的谱型,最后还讨论了大振幅假潮形成的初步原因。     

摆式波浪能转换装置固有圆频率理论计算研究

研究摆式波浪能转换装置固有圆频率的理论计算方法,主要探讨了船舶振动计算模型、铰接塔平台计算模型、纵摇体计算模型.通过理论计算得到不同方法下的固有圆频率,同时为了验证理论计算的正确和合理性,进行了水槽模拟试验,确定铰接塔平台计算模型是一种最佳的固有圆频率理论计算模型,为以后摆板设计提供重要依据.     

深水波中进动共振的数值模拟研究

进动(precession)共振是一种非线性共振相互作用,2016年才有学者对这一现象进行研究。采用非静压二维自由表面流模型模拟了深水条件下重力波的进动共振现象。通过边界造波的方法产生双色波,分析了触发进动共振的初始条件;探讨了进动共振在小振幅前提条件下发生的简化初始条件。数值模拟分析两组对称测点,对不同测点的波面、能量谱进行对比分析。数值结果表明:非静压二维自由表面流模型可以模拟进动共振现象,并且可以采用双色波作为条件来研究深水五波进动共振现象,进动共振需要一定的能量转化时间,进动共振发生的条件是三波组合的进动频率等于一个系统存在的非线性频率。     

多模块超大型浮体中连接器刚度对其运动响应的影响

多模块超大型浮体一般由连接器连接,实现海上浮动机场等功能。实际操作中,为约束超大型浮体模块之间的相对运动,连接器通常将承受非常巨大的载荷,给连接器的制造带来巨大的困难。通过对不同环境力情况下不同刚度连接器的研究,分析了连接器刚度对超大型浮体模块之间相对运动与连接器自身承受载荷的影响。研究发现,随着柔性连接器刚度的增加,连接器对超大浮体模块之间相对运动的约束逐渐增强,同时连接器也将承受更大的载荷;此外,较大的连接器刚度,并不利于抵抗模块之间的冲击载荷;最后,连接器刚度的改变会影响其固有振动频率,因此需要尽可能避开共振区域,否则系统容易出现较大的振动,导致模块间相对运动过大,连接器过载。研究结果确定了连接器刚度最佳匹配原则,以指导连接器的工程设计。     

台湾东北部地形共振对M2内潮演化影响的数值模拟研究

<正>压潮流、突变海底地形和稳定层结结构是内潮生成的主要因素。台湾东北部海域地形结构多变,正压潮流较强,形成复杂的内潮场。本文通过ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,研究了台湾东北部海域两源区共振条件下内潮的生成、传播和耗散混合过程。结果表明:在台湾东北部海域,Mien-Hua海底峡谷与I-lan海脊是M2内潮重要的生成源区,源区之间的距离与M2内潮水平波长相当,满足共振条件并增强了内潮的生成和耗散。本文通过敏感性试验,探讨模式水平分辨率与不同季节的层化对源区共振过程的影响,数值实验表明,高分辨率的数值模式可以更好地刻画小尺度的地形结构,对复杂地形条件下内潮生成和传播过程的数值模拟十分必要;不同季节的海水层化结构在本质上不改变两源区间的共振关系,但层化强弱对内潮能量的生成具有一定程度的影响。     

多频参激—涡激联合作用下顶张力立管分岔分析

复杂海洋环境中,顶张力立管顶部平台受到不同分量叠加的波浪作用,导致其轴向张力与多个频率相关,系统产生多频参激与涡激的联合振动,其动力学行为变得更为复杂,尤其是分岔和混沌等非线性振动特性有待进一步分析。首先,基于欧拉—伯努利梁理论,引入范德波尔尾流振子,建立和推导受多频参激—涡激联合作用下立管的动力学模型及其运动微分方程;接着,利用伽辽金法得到离散后的常微分方程组,采用多尺度法得到系统共振响应的调谐方程;最后,通过数值算例探究系统在多源和多频载荷联合作用下的共振响应。结果表明：对于多频参数激励,其中一个参数激励幅值在立管振动中起主导作用,而另一个会引起分岔的位置、数量和性质发生改变;随质量—阻尼参数增大,系统共振响应幅值整体先增大后减小,各分岔点出现的位置整体先向泄涡频率较大处移动,随后向泄涡频率较小处移动;质量—阻尼参数的变化还可能诱使系统发生倍周期分岔和混沌现象,危害结构安全。此外,采用直接数值积分求解微分方程组,验证近似分析结果,两者吻合较好。     

胶州湾假潮现象的初步分析

本文分析了青岛大港验潮站1956至1960年的自记验潮记录上的副振动基本特性,并从理论上探讨了该湾假潮的纵振和横振动力机制。确认这种振幅只有几毫米到几十毫米计的副振动是肢州湾的假潮现象。理论周期与实测值很相一致。这种现象4月份出现最多,10月份最少,其产生原因与气团活动有关。     

不同固有频率比条件下圆柱双自由度涡激振动特性的数值研究

采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,对不同顺流向与横顺流向固有频率的比值(即固有频率比,fnx/fny)条件下低质量比圆柱体的双自由度涡激振动进行了二维数值模拟。圆柱体的质量比为2.6,雷诺数范围为2 500~18 750,相应的约化速度范围为2~15,包括了经典试验中出现的整个锁定范围。通过研究发现,固有频率比是影响振动特性的重要参数,随着固有频率比的增加,响应幅值逐渐降低且向更高的约化速度偏移;在低约化速度范围内,固有频率比对顺流向和横流向振动之间的相位差以及升力频率有较大影响,从而得到各种不同偏向的8字形轨迹;最后对不同固有频率比条件下的尾涡模式进行了讨论,给出了对应不同约化速度时的尾涡模式。     

液舱三维晃荡运动二阶共振理论解及特性分析

从无旋运动的理论出发,并利用微扰法,推导了液舱三维晃荡运动二阶共振问题的理论解。考虑纵荡和横荡运动情况,对液舱三维晃荡二阶共振问题进行了分析。当两个晃荡方向的和频(即其外部激发频率的和)或差频(即其外部激发频率的差值)等于液舱固有频率时,二阶共振发生;当某一晃荡方向(横荡或纵荡)外部激发频率与另一晃荡方向(纵荡或横荡方向)液舱某一固有频率的和或差值等于液舱另一固有频率时,二阶共振也会发生。进一步研究了各个二阶共振激发频率下水深变化对晃荡振幅的影响。结果表明,对于两个晃荡方向外部激发频率的和频和单一晃荡方向(纵荡或横荡)某一个激发频率与另一晃荡方向(横荡或纵荡)某一个属于奇模的固有频率的和频所引发的共振情况,水深变化对共振振幅大小的影响比较大;而对于相应差频所引发的共振情况,水深变化对共振振幅大小的影响比较小。     

涡激振动对船舷安装的相干声纳条带测深系统测量精度影响分析

相干声纳条带测深系统采用船舷安装时,连接系统水下单元的钢管在水流作用下可能发生共振和频率锁定而剧烈振动,其下端的以换能器为主的系统水下单元也会随之摆动,使数据质量和测量精度受到影响。笔者通过分析在实际工作中遇到的问题发现:连接系统水下单元的钢管越长,钢管越容易在低流速条件下发生共振现象;换能器剧烈摆动会造成大量噪音信号;换能器摆动幅度较大时系统的安装校准会失效。本文通过解析计算得出了在现场操作中不同悬挂长度的钢管发生频率锁定时的控制流速以及换能器最大摆动幅度,认为实际工作中换能器距固定点在1.0m以内是可靠的,并对现场操作中如何减弱和避免涡激振动对系统精度的影响提出建议。