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相似文献
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1.
唐军  李巧生  沈永明 《海洋学报》2013,35(5):162-168
波浪是近岸海域关键的水动力因素之一。考虑到近岸地形复杂、波浪演化显著的特点,建立了四叉树网格体系下的椭圆型缓坡方程数值模型,采用有限体积法对模型进行数值离散,应用GPBiCG(m, n)算法求解离散后的控制方程。模型中根据波浪波长布局计算网格,生成多层次四叉树网格,对复杂计算域有较好的适应性,并且在离散和方程求解中无需引入形函数、不产生复杂的交叉项,节约了存储空间和计算时间。将模型成功应用于物理模型实验及Acapulco海湾的波浪场数值模拟,结果表明该模型能够准确、高效地模拟近岸波浪场,可为近岸波浪场的模拟提供一定的理论和技术支持。  相似文献   

2.
数值模拟作为海啸预报的主要研究方法在海啸预警中起着关键作用。本文采用Godunov格式的有限体积方法,使用MUSCL-Hancock格式,并利用HLLC Riemann近似求解器计算单元界面上的流体通量,建立了球坐标系下二阶精度的海啸数值模型。模型所基于的全和谐型浅水方程保证了数值的稳定性,而地形重构方法实现了干湿边界的精准模拟。本文模拟了2015年9月16日智利Mw8.3级地震海啸,通过与智利近岸14个测站和环太平洋20个DART浮标实测数据比较,验证了模型对实际越洋海啸模拟预报的能力。  相似文献   

3.
在波动方程正演模拟或偏移计算中往往要在边界上加上吸收边界条件来消除人工边界的虚假反射.传统的吸收边界条件方程阶数较低,对大角度入射波的吸收效果不理想.本文基于Higdon提出的渐进吸收边界条件方法,推导出四阶吸收边界条件方程,并提出了一种新的吸收边界条件角度参数的优化选择方法.实验证明应用此优化系数的四阶吸收边界条件对全角度入射的入射波都有较好的吸收效果.  相似文献   

4.
利用Boussinesq方程,采用线性摄动展开法,求解波浪正向通过有限沙坝地形的一阶反射波解,研究比较Boussinesq类方程描述沙坝地形对波浪的反射作用的性能。通过研究反射系数并与势流理论结果及实验结果对比,发现:邹志利的高阶方程、张永刚及Madsen的方程适用的水深范围较广,而Nwogu和Peregrine的方程仅在共振点附近有效;当入射波的波长为沙坝波长两倍时,反射波产生共振效应(即Bragg反射),反射系数与沙坝振幅和水深的比值以及地形中沙坝的条数成正比;相对势流理论的共振时的反射系数,以张永刚为代表的一系列Boussinesq方程色散精度越高,适用水深范围越广,而高阶方程适用的水深很浅。  相似文献   

5.
一种基于Roe格式的有限体积法在二维溃坝问题中的应用   总被引:3,自引:0,他引:3  
溃坝属于典型的非恒定含间断的浅水问题。应用有限体积法离散二维浅水控制方程的守恒型方程组,将基于近似黎曼解的Roe格式用于数值计算溃坝问题,并利用MUSCL方法构造二阶空间积分格式和预测-校正二步法构造二阶时间格式,从而使数值解的整体达到二阶,提高了精度。文中算法在一维溃坝的Stoker问题的数值结果与解析解进行对比,结果证明了此方法的可行性。应用此方法在二维溃坝问题上的结果,说明了此算法可有效模拟溃坝水流的演进过程。  相似文献   

6.
基于无结构三角单元网格和有限体积法,建立了一个高精度高分辨率的风暴潮二维数值预报模式。该模式采用对岸线有较强拟合能力的无结构网格对求解区域进行离散,采用藤田公式和宫崎正卫风场模式模拟气压场和风场。由于台风暴潮在近岸地区受底部地形的影响,可能引起非线性较强的波动,从而产生陡度大的波面,因此模式中利用Roe的通量函数给出守恒方程的无粘性通量。针对复杂的海底地形,对模式专门进行了通量梯度项与源项的平衡。应用此模型模拟和预报珠江口地区的风暴潮增水,取得了较满意的结果。  相似文献   

7.
为准确评价小浪底傍河地下水源地的可采资源。根据小浪底傍河地下水源地的水文地质条件,应用有限体积法评价该水源地的可采资源,提出2种开采方案。结果显示:此方法对该区地下水资源所做的评价正确,反演计算的水文地质参数合理。  相似文献   

8.
在进行浅海过渡带地震资料采集时,需要将电缆和检波器沉放到海底,由于洋流、潮汐等因素的影响会使检波点的实际位置与预设位置不同,从而严重影响了后续的地震资料处理工作,因此需要对检波点进行二次定位。在海底检波点二次定位中,炮点位置已知而检波点位置未知,需要从多个炮点位置正向外推波场,使波场逐步延拓到检波点,以此来获得检波点的位置。具体实现是在海底划分网格应用克希霍夫积分法外推渡场,获得网格点的能量值,能量最高的网格点便是检波点的位置。在划分网格时需要先粗分网格,求得网格点能量值,然后在能量高的网格点区域重新细分网格,通过细分网格点的能量值来确定出检波点位置。在检波点二次定位中利用的主要是直达波的波场信息,在预处理时,需要突出直达波压制干扰波。基于波动方程的检波点二次定位在模拟和实际地震资料处理中都得到了良好的效果,验证了这种方法的可行性。  相似文献   

9.
给出了一种联合瞬态格林函数和Rankine源进行有航速浮体时域水动力分析的混合——边界元方法。在三维混合边界元方法中,通过一个匹配面将流体域划分为内域和外域,在内域中使用Rankine源以模拟直壁或非直壁船体及线性或非线性自由面条件,在外域中使用瞬态格林函数以满足自由面条件和远方辐射条件。使用该方法计算了一个有航速潜没圆球的波浪力,和解析结果的比较证明了该方法的正确性。进一步给出了一个有航速Wigley船的水动力结果,计算结果稳定,没有外传波向内反射的现象发生。  相似文献   

10.
基于四阶累积量的被动测向声纳高分辨力算法研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用高阶累积量的阵列扩展和抑制高斯噪声特性,提出1种基于四阶累积量的逆波束形成算法,并通过滑动平均进一步改善了算法。仿真结果和实验数据表明:逆波束形成算法较常规波束形成方法在空间方位分辨力和噪声抑制能力上明显提高,可以更有效地应用于被动测向声纳中。  相似文献   

11.
解四阶拟线性波动方程的一类二阶差分格式   总被引:2,自引:1,他引:2  
建立了解一类四阶拟线性耗散、色散波动方程初边值问题的Crank-Nicolson差分方法,并结合外推的技巧,给出了1个线性化方法;证明了差分解的存在唯一性;用能量估计的方法证明了此格式的二阶收敛性和无条件稳定性;给出了一些数值结果。  相似文献   

12.
二维各向异性介质中三分量波动方程有限元法模拟   总被引:1,自引:0,他引:1  
利用六面体单元和三线性插值函数 ,推导出在任意弹性各向异性介质中三维三分量波动方程所满足的有限元方程 ,同时给出也适用于矩形单元和双线性插值的二维三分量各向异性介质中的波动方程模拟的一般性公式 ,最后讨论两个数值模拟的结果。  相似文献   

13.
近岸波浪折射-绕射-破波耗散联合模式的有限元数值研究   总被引:3,自引:0,他引:3  
建立了近岸波浪折射-绕射-破波耗散的有限元数值模式。采用的有限元方法为改进的混合元法,其中外域开边界条件得到改进,内域有限元为伽廖金有限元。用理论解检验了所建立的数值模式,并将该模式应用到一个模型港湾。  相似文献   

14.
赵明  滕斌  谭丽 《中国海洋工程》2004,18(3):335-346
In this paper, a numerical model is established for estimating the wave forces on a submerged horizontal circular cylinder. For predicting the wave motion, a set of two-dimensional Navier-Stokes equations is solved numerically with a finite element method. In order to track the moving non-linear wave surface boundary, the Navier-Stokes equations are discretized in a moving mesh system. After each computational time step, the mesh is modified according to the changed wave surface boundary. In order to stabilize the numerical procedure, a three-step finite element method is applied in the time integration. The water sloshing in a tank and wave propagation over a submerged bar are simulated for the first time to validate the present model. The computational results agree well with the analytical solution and the experimental data.Finally, the model is applied to the simulation of interaction between waves and a submerged horizontal circular cylinder.The effects of the KC number and the cylinder depth on the wave forces are studied.  相似文献   

15.
For higher accuracy in simulating the transformation of three dimensional waves,in consid-eration of the advantages of constant panels and linear elements,a combined boundary elements is appliedin this research.The method can be used to remove the transverse vibration due to the accumulation ofcomputational errors.A combined boundary condition of sponge layer and Sommerfeld radiation condi-tion is used to remove the reflected waves from the computing domain.By following the water particle onthe water surface,the third order Stokes wave transform is simulated by the numerical wave flume tech-nique.The computed results are in good agreement with theoretical ones.  相似文献   

16.
A design method of reinforced concrete (R. C.) offshore platforms with nonlinear finite element analysis is proposed. According to the method, a computer program is developed. In this program nonlinear constitutive relationships and strength criteria of concrete and steel bars are included, and the progressive cracking and crushing of the concrete are taken into account. Based on the stress distribution obtained by the nonlinear finite element analysis, the amount of reinforcement in the control sections can be computed and adjusted automatically by the program to satisfy the requirement of the design. The amount of reinforcement required in the control sections, which are obtained with the nonlinear finite element analysis, is agreeable to that obtained in the experiment. This shows that the design method of R. C. offshore platform with the nonlinear finite element method proposed by the authors is reliable for practical use.  相似文献   

17.
The scaled boundary finite element method (SBFEM) is a novel semi-analytical technique combining the advantage of the finite element method (FEM) and the boundary element method (BEM) with its unique properties. In this paper, the SBFEM is used for computing wave passing submerged breakwaters, and the reflection coeffcient and transmission coefficient are given for the case of wave passing by a rectangular submerged breakwater, a rigid submerged barrier breakwater and a trapezium submerged breakwater in a constant water depth. The results are compared with the analytical solution and experimental results. Good agreement is obtained. Through comparison with the results using the dual boundary element method (DBEM), it is found that the SBFEM can obtain higher accuracy with fewer elements. Many submerged breakwaters with different dimensions are computed by the SBFEM, and the changing character of the reflection coeffcient and the transmission coefficient are given in the current study.  相似文献   

18.
运用时空域的二阶中心差分法 ,由运动微分方程、自由边界条件及人工边界上的吸收边界条件 ,导出了二维非均匀粘滞弹性介质中波传播的二阶显示差分格式。该法可以方便且精确地处理自由表面、人工边界及交接层面。实现了在微机上用有限差分法对地震波在传播过程中的波型转换及波形变化的全波场模拟  相似文献   

19.
Nonlinear Finite Element Analysis of Ocean Cables   总被引:1,自引:1,他引:1  
This study has focused on developing numerical procedures for the dynamic nonlinear analysis of cable structures subjected to wave forces and ground motions in the ocean. A geometrically nonlinear finite element procedure using the isoparamnetrie curved cable element based on the Lagrangian folmulation is briefly summarized. A simple and accurate method to determine the initial equilibrium state of cable systems associated with self-weights, buoyancy and the motion of end points is presented using the load incremental method combined with penalty method. Also the Newmark method is used for dynamic nonlinear analysis of ocean cables. Numerical examples are presented to validate the present numerical method.  相似文献   

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