重力异常延拓计算积分半径的选择及远区效应

基于球谐展开和两分量模型,推导了基于Poisson积分方程的重力异常延拓的远区效应截断误差的函数表达;研究了近区半径、移去重力场阶次、延拓高度与远区效应截断误差之间的相互关系.数值分析表明,当延拓高度为1 000m时,移去360阶的重力场模型,积分半径大于0.5°能保证远区效应截断误差可以忽略;当移去2160阶的重力场...     

三阶非线性海浪波面斜率的联合概率统计分布

从Longuet-Higgins于1963年建立的非线性随机海浪模型出发,对各向同性波面斜率的联台概率统计分布进行了理论研究.结果表明,在三阶近似下,波面斜率联合概率统计分有为截断的Gram-Charlier级数,截断的项数取决于非线性近似的阶数,每一阶近似均对前一阶近似结果有所修正如果不考虑非线性耦合相互作用的影响,则分布蜕化为高斯分布.     

配置积分方法在GPS卫星轨道确定中的应用

重点介绍了配置(Collocation)积分方法的原理和步骤。比较了其他轨道积分方法和Collocation积分方法在积分卫星轨道时的区别,阐明了Collocation方法在计算卫星速度、加速度等高阶导数方面的优越性,并通过采用固定步长、变化多项式阶数和固定多项式阶数、变化步长的方法,定性和定量地分析了不同参数的选择对GPS卫星轨道积分的影响。     

波浪与结构物作用分析的一种高阶边界元方法--自由项和柯西主值积分的直接数值计算

采用直接数值计算方法计算了势流问题高阶边界元方法中的自由项系数和柯西主值积分,建立了波浪与结构物作用的一种高阶边界元方法.通过算例研究了物体表面上固角系数的计算精度和不同网格剖分、不同阶高斯积分点对柯西主值积分的影响.对截断圆柱上的波浪作用力与解析解做了对比,发现本方法具有很高的计算精度,随网格的加密迅速收敛于解析解.     

基于PSO-LSSVM的局部海洋三维地磁场建模方法

局部海洋地磁场模型可以为水下地磁匹配导航与磁性目标探测等工作提供高精度的海域地磁背景场数据。针对目前区域地磁场模型构建方法中未考虑到高度或深度变化的影响,截断阶数难以确定及存在边界效应等问题。根据海洋磁力测量的特点,顾及磁测点高度数据,引入粒子群优化的最小二乘支持向量机法(PSO-LSSVM)构建局部海洋三维地磁场模型。在仿真与实测数据建模试验中,与Taylor多项式法、BP神经网络法及曲面样条函数法比较,结果表明,无论是在地磁变化平缓区还是复杂区,PSO-LSSVM法的建模精度均是最高的,建议在局部海洋地磁场模型构建中采用。     

基于Stokes边值理论的大地水准面计算模型改化及分析检验

针对源自经典Stokes边值理论的大地水准面计算模型适用性问题,提出了3种实用化的Stokes积分模型分阶段改化方法,分析讨论了数据截断误差和观测噪声对大地水准面计算结果的影响,设计了改化计算模型的数值检验方案,使用超高阶位模型EGM2008作为数值模拟标准场,对3种改化计算模型进行了数值计算实验和精度检核,同时开展了数据观测噪声影响评估检验,得出了一些有参考和实际应用价值的研究结论。在一定条件下,使用改化Stokes方法计算大地水准面可获得1 cm的内符合度。     

考虑平台转动的等效水深截断系泊系统优化设计

等效水深截断是混合模型试验中非常重要的一步,合理的截断方案是模型试验成功的前提。现有的研究大多忽略对平台转动的考虑,该文在静态相似准则的基础上增加对平台转动的考虑,推导了系泊系统回复力和转矩的计算公式,建立了满足静态一致性的目标函数,进而采用粒子群算法进行等效水深截断优化设计。以某深水半潜式平台为例,首先在不考虑转动的情况下对其系泊系统进行等效截断,研究发现截断水深的变化对转矩的优化结果影响较大,从而证明了平台转动是应该考虑的。其次在考虑转动的情况下对系泊系统进行等效截断,通过水动力软件验证所优化的结果,证明该方法的可行性,为后续的等效水深截断优化设计的研究提供参考。     

基于WMM2010地磁模型的微卫星姿态确定

概述了微卫星的特点和发展应用概况,简述了微卫星借助单个磁强计完成三轴姿态确定的原理;并以WMM2010模型为研究对象,介绍了确定卫星姿态的统计性方法;分析了几种不同截断阶数的地磁模型与地磁场真值的差异,指出对于定姿精度要求不高的中低轨道(数百千米)卫星,可将低阶模型作为磁场真值存储在卫星处理器中,有助于提高卫星定姿的实时性。     

不同倒角半径柱体绕流数值模拟及水动力特性分析

为研究倒角半径变化对柱体绕流水动力特性的影响,本文使用Fluent软件,采用大涡模拟对雷诺数Re=3 900下的6种不同倒角半径的三维柱体进行了研究。在模型验证基础上,分析了由方柱渐变到圆柱过程中后方流场速度的时均特性及瞬时涡脱落变化规律,给出了不同倒角半径下的升、阻力系数值及无量纲涡脱频率St数。分析结果表明:平均阻力系数随倒角半径的增加而降低,在倒角半径为0.2D时下降速率最大,相较方柱降幅达到50%;升力系数均方根在倒角半径为0.1D~0.2D时变化最显著,减小约93%; St数随倒角半径增加而增大,在倒角半径为0.4D时可达到最大值;回流区长度随倒角半径的增加呈先增大后减小的趋势,其长度在倒角半径为0.2D时达到最大;尾涡宽度在倒角半径为0.0D最大,后随倒角半径增加逐渐下降,且当倒角半径大于0.2D以后变化不大。本文研究结果可为柱体绕流研究及相关工程应用提供参考。     

截断误差导致的非双曲不动点邻域拓扑变异

提供一个关于截断误差使简单系统复杂化的直接实验证据,以此证明存在混沌抗退化机理.分别构造了一个一维圆弧迭代系统和一个一维抛物线迭代系统,两者均有一个非双曲不动点,其迭代序列被证明是简单极限序列,数字计算实验显示这两个迭代系统都存在可以越过不动点的序列.采用计算"元胞"分析方法清晰地展示了截断误差导致非双曲不动点邻域拓扑变异:形成第I类阵发混沌通道,或产生纹波分岔.     

测量系统差对大地水准面精度影响分析

从边值理论出发,推导了顾及Stokes核函数改化的观测值系统误差传播公式,基于超高阶重力场模型设计了仿真试验,以定量分析顾及核函数改化的重力异常系统差对大地水准面计算精度影响。仿真试验结果表明,重力异常系统差对大地水准面的影响表现为系统性特征,顾及核函数改化的Stokes积分公式能显著改进大地水准面计算精度,即使重力异常系统误差达3 mGal,大地水准面精度也优于1 cm,这些成果将为大地水准面精化工程的方案优化和质量评估提供有益参考。     

层化海洋中的二阶波散射作用问题

引入Stokes有限振幅水波的多色波作用机制 ,采用二层层化海洋模型 ,分析了层化海洋中非线性波对结构的散射作用问题。提出了二层海洋中二阶水波散射条件的数学表达式 ,进而推导了二层海洋中二阶波对一般型圆柱散射作用的格林积分解式 ,并给出了对解式中自由面及分层界面无限积分的递推算式。     

Effects of Second Order Scattered Wave in Stratified Ocean

By using the theories on Stokes multicolored water waves and taking the two- layer ocean as a basic model of stratified ocean, the paper analyzes the problems related to the effects of the nonlinear water wave on offshore structures. A mathematical expression is presented to describe second order wave radiation conditions. Using integral principle, the analytical integral solutions are given to evaluate second order scattered wave loads on general vertical circular cylinders in the two-layer ocean, and the special recurrence formulas for infinite integrals over free and stratified surfaces are derived.     

大尺度海工圆柱的非线性波浪载荷

引入Stokes二阶水波理论,建立了对海洋工程中大尺度综合型圆柱式结构波浪载荷的二阶修正统一积分算式。通过对波势特征解法的推广及引入干扰波叠加法、最小二乘法,使原仅适合于轴对称单柱的二阶散射波浪载荷快速积分算法可完全适用于类型广泛的任意型实用圆柱的计算。几则实例(圆台,单、双柱)的计算检验了该方法的有效性。     

An investigation of the velocity field under regular and irregular waves over a sand beach

Near-bed horizontal (cross-shore) and vertical velocity measurements were acquired in a laboratory wave flume over a 1:8 sloping sand beach of finite depth. Data were acquired using a three-component acoustic Doppler velocimeter to measure the velocity field close to, but at a fixed distance from the bed. The near-bed velocity field is examined as close as 1.5 cm above a trough and crest of a ripple under three different types of wave forcing (Stokes waves, Stokes groups, and irregular waves). Although both horizontal and vertical velocity measurements were made, attention is focused primarily on the vertical velocity. The results clearly indicate that the measured near-bed vertical velocity (which was outside the wave-bottom boundary layer) is distinctly nonzero and not well predicted by linear theory. Spectral and bispectral analysis techniques indicate that the vertical velocity responds differently depending on the location over a ripple, and that ripple-induced effects on the velocity field are present as high as 4–8 cm above the bed (for vortex ripples with wavelengths on the order of 8 cm and amplitudes on the order of 2 cm). At greater heights above the bed, the observed wave-induced motion is adequately predicted by the linear theory.     

Study on the Interaction of Water Waves with Semi-Circular Breakwater

—The present study investigates the interaction of steep waves with semi-circular breakwaterwith the complex plane＇s Cauchy boundary integral theorem.The boundary integral method is used totransform the calculation in fluid domain into its boundary alone.In the calculation the computation do-main is moved with the propagation of waves.A numerical solution is obtained for incident Stokes wavespassing the submerged obstacles.This method has been extended to the calculation of wave run-up on aslope for estimating wave overtopping.