A Bingham-plastic model for fluid mud transport under waves and currents

Simplified equations of fluid mud motion, which is described as Bingham-Plastic model under waves and currents, are presented by order analysis. The simplified equations are non-linear ordinary differential equations which are solved by hybrid numerical-analytical technique. As the computational cost is very low, the effects of wave current parameters and fluid mud properties on the transportation velocity of the fluid mud are studied systematically. It is found that the fluid mud can move toward one direction even if the shear stress acting on the fluid mud bed is much smaller than the fluid mud yield stress under the condition of wave and current coexistence. Experiments of the fluid mud motion under current with fluctuation water surface are carried out. The fluid mud transportation velocity predicted by the presented mathematical model can roughly match that measured in experiments.     

垂荡式波浪能装置运动模型数值分析

垂荡式波浪能装置在海洋可再生能源开发中被广泛应用,通过浮子与摇杆在垂荡方向的相对运动吸收波浪能。在以往相关的运动预报数值分析中,通常基于微幅波假设,仅考虑浮子与摇杆在垂荡方向的运动,忽略摇杆其他自由度运动。建立并求解了垂荡式波浪能装置的非线性联合运动方程组,分析垂荡式波浪能装置的波浪载荷、浮子与平台连接处的受力情况。数值计算系统的运动响应,并将计算结果与已有的试验数据进行比较验证,结果表明数值模拟的垂荡式波能装置的运动响应与试验结果相符合。最后,应用本计算方法分析PTO(power take-off)参数对波能装置发电性能的影响。     

钢筋混凝土疲劳性能的非线性有限单元法分析

为分析海洋混凝土结构在波浪及海流等荷载作用下的疲劳特性,基于试验结果分析,我们建议了一个用弹塑性增量变刚度法分段跟踪疲劳应力-应变关系曲线及应力循环次数与疲劳应变关系曲线相结合的非线性有限元分析法。混凝土的本构模型采用内时损伤模型。该分析方法的特点是利用较少的机时,就可分析得出结构经过任一疲劳次数(包括上百万次)高周疲劳全过程后的应力、应变状态。这在国内外尚属少见,从而为海洋混凝土结构疲劳特性的有限元分析及用分析法部分代替冗长、昂贵的疲劳试验提供了条件。为验证分析方法的可靠性,我们对海洋平台中经常遇到的钢筋混凝土板的疲劳特性进行了分析,所得计算结果与试验结果符合较好,证明了本文所建议方法的可行性。     

非线性层析技术在琼东南天然气水合物成像中的应用

琼东南海域地震剖面上存在大量的含气特征,同相轴下拉、明显的速度横向变化等,因此水合物之下地层存在成像模糊且归位不准等问题,本文利用基于非线性层析的深度偏移方法提升成像精度。该方法采用全三维体的层析成像反演法建立深度域速度模型,通过对深度偏移道集拾取RMO量,并对其进行反偏移计算运动学不变量;在建立层位、倾角等骨架信息约束的混合模型基础上,利用运动学不变量进行速度层析,使得RMO最小以实现模型更新。该方法避免了常规速度更新的多次迭代偏移,能极大地提升层析效率,并能充分利用剖面骨架和倾角信息,获得高精度的速度模型。在琼东南水合物资料的实际应用中,有效地消除了含气对地层的影响,获得高精度的深度域成像结果。     

回顾与展望

数学系创建于1977年。在完成全院各专业的数学教学任务的同时，积极开展了科学研究。在常微分方程、随机微分方程、偏微分方程、生物数学等基础数学和应用数学分支中取得了一批成果，并结合海浪、海流、潮汐、海洋工程、海洋气象、海洋地质、海洋生物及水产科学的研究获得了一些具有实用价值的成果。     

满足给定数字特征和谱的随机信号的产生

本文给出了满足给定数字特征和谱的随机序列的产生方法，即用无记忆非线性变换实现非正态随机信号的模拟．该法与Ｇｕｊａｒ法相比较，放宽了变量概率分布的限制，只要求变量矩的存在。同时考虑无记忆非线性变换对谱的影响，用异于Ｌｉｕ的方法在频域上求解输入正态分布随机序列的谱．     

潮汐响应分析及非线性输入函数的研究

本文采用对不同潮族进行带通滤波而后进行响应分析的方法对潮汐进行分析。引用第一级预报水位构成的非线性输入函数分析非线性潮。给出了预报水位4至6级的组合公式。较好地分析了8,10两族。本文还以坎门和金山咀为例研究了各种输入函数的分析效果,并以预报方差和谱结构来考察输入函数的合理性。     

关于非线性粘性流的一个定常运动问题

流体运动在本质上是非线性的粘性流，直接研壳非线性的粘性流，无论在理论上还是在实践上都具有重要的意义。O．A．лаыженСкая研究了粘性不可压缔流体摩有界区域中作定常运动的如下问题。     

旋转流体中的非线性惯性波

本文从旋转流体中非线性惯性波的基本方程出发,通过微分几何理论论证了非线性惯性波在传播方向上的周期性及不存在孤波解。采用Hamilton函数及其作用──角度变量给出非线性惯性波的解析解。并以简洁形式提出了一种有限振幅的非线性惯性波和用罗斯贝数作为控制参量的非线性频散关系和波速公式。     

黄海风暴潮和天文潮非线性耦合作用的数值研究

本文以4个主要分潮之和为开边界输入条件,对黄海天文潮及8114、7708、7303号台风潮与天文潮耦合作用进行数值模拟,计算结果与实测值基本相符,又通过模拟的流场和水位的变化,分析了不同风暴条件下,天文潮与风暴潮及其流场耦合作用的时空变化规律,从水位场流场整体上研究其相互关系及其动力机制。讨论了几种主要动力因素在非线性耦合作用中的作用,取得了一些有益的结果。