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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 125 毫秒
1.
连续分层流体中垂直薄板的水动力特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
尤云祥  徐杰  魏岗  卢东强 《力学学报》2007,39(3):297-310
研究了在线性连续分层流体中水波与半潜式刚性垂直薄板相互作用的问题. 在 Boussinesq近似下,基于分离变量法,导出了具有自由面的平面前进波的色散关系,建立 了半潜式刚性垂直薄板的反射与透射能量、水平波浪力的计算方法. 对给定的频率,当它大 于浮力频率时,流场中只有一种模态的平面前进波,当它小于浮力频率时,流场 中有无数多个模态的平面前进波,并证明了对每一种模态的入射波,其它每个模态水波的反射与透射能量是 相等的. 对水面漂浮和座底半潜式薄板的反射与透射能量,以及作用在薄板上的水平波浪力 进行了数值计算分析,表明了流体的线性连续分层效应对这些水动力的影响是不可忽视 的. 特别地,在入射波频率小于浮力频率时,与第1模态入射波的能量转化量及其对薄板产 生的水平波浪力相比,其它模态入射波的能量转化量及其对薄板产生的水平波浪力都要大得 多.  相似文献   

2.
分层流体中内孤立波在台阶上的反射和透射   总被引:2,自引:0,他引:2  
基于匹配渐近展开和格林函数的方法,研究了两层流体系统中内孤立波在台阶地形上透射、 反射及其分裂的演化特征. 通过保角变换和求解奇异Fredholm积分方程,获得了反映地形 效应对Boussinesq方程影响的约化边界条件,藉此建立了KdV演化方程的``初值'问题, 根据散射反演理论获得了反射波和透射波的解析表达式. 分析结果表明:上下流体层的厚度 比、密度比以及台阶高度对于反射和透射波振幅及其分裂具有显著的影响. 尤其当上层流体 厚度小于下层厚度时,由于存在临界点,在其附近反射波的幅值随台阶高度的演化由单调增 变为单调减,透射波的幅值由单调减变为单调增;上台阶的反射波与入射波反相,其最大幅 值可达到入射波的数倍;此外,下台阶反射波也可发展为单支孤立波,它区别于单层流体中 反射波仅为衰减的振荡波列.  相似文献   

3.
浦俊  卢东强 《力学学报》2019,51(6):1614-1629
解析地研究了在三层流体中斜入射波浪与半无限弹性板的相互作用引起的波散射和板的水弹性响应. 三层流体在界面处的密度发生阶跃, 各层为一常数. 假设流体不可压缩、无黏、流体运动无旋. 在线性势流理论框架下, 使用本征函数展开法和内积式给出波板相互作用的半解析解. 根据色散关系分析, 得到了表面波模态和界面波模态入射时的临界入射角. 随着物理参数的变化, 临界角将随之发生变化. 临界角决定了当由开阔水域向板覆盖水域传播的表面波或界面波的存在性: (1)板覆盖水域入射界面上, 透射波能否存在; (2)入射界面之上界面中, 板覆盖水域中的透射波以及开阔水域中的反射波能否存在. 当下界面波入射时并且入射角足够大时, 开阔水域中的下界面波模态是整个流体域中唯一存在的模态.   相似文献   

4.
解析地研究了在三层流体中斜入射波浪与半无限弹性板的相互作用引起的波散射和板的水弹性响应.三层流体在界面处的密度发生阶跃,各层为一常数.假设流体不可压缩、无黏、流体运动无旋.在线性势流理论框架下,使用本征函数展开法和内积式给出波板相互作用的半解析解.根据色散关系分析,得到了表面波模态和界面波模态入射时的临界入射角.随着物理参数的变化,临界角将随之发生变化.临界角决定了当由开阔水域向板覆盖水域传播的表面波或界面波的存在性:(1)板覆盖水域入射界面上,透射波能否存在;(2)入射界面之上界面中,板覆盖水域中的透射波以及开阔水域中的反射波能否存在.当下界面波入射时并且入射角足够大时,开阔水域中的下界面波模态是整个流体域中唯一存在的模态.  相似文献   

5.
陕耀  李欣然  周顺华 《力学学报》2023,55(5):1124-1137
过渡段动力稳定性问题已成为制约400 km/h及以上高铁路基设计的关键难题,亟需从波动和能量的角度探究由基础非均匀引发的线路系统动力响应放大机理.文章将轨下基础简化为上表面自由、底端固定的刚性基弹性层,将高铁过渡段车致弹性波传播问题提炼为非均匀介质刚性基弹性层中波的散射问题,建立双介质耦合刚性基弹性层平面应变模型,优化该类波导结构频散方程在复平面求根方法,并结合岩土类介质特征展开刚性基弹性层频散分析,以明确其多模式导波特性及散射能量分配,最后,围绕弹性层厚度、刚度比等影响因素开展对比分析.结果表明:刚性基弹性层各模式导波均具有截止频率,弹性层厚度越小,杨氏模量越大,各阶导波模式的截止频率越高;入射波在双介质刚性基弹性层发生散射后,透射场基阶模式导波会占据主体能量,随着高阶导波模式被逐一激发,反射场及透射场高阶模式能量占比会在全频率范围呈现“此消彼长”状态;交换两侧弹性层材料,改变弹性层厚度及两弹性层刚度比不会显著改变能量分布规律,但总体来看,能量更易集中在较软侧弹性层中,各模式导波在激发初始频段会更为活跃,可分配到更多能量.  相似文献   

6.
周焕廷  王燕 《力学季刊》2004,25(3):398-402
运用复模态理论对考虑海洋平台结构与流体相互作用而引起的非经典阻尼问题进行了理论分析。水中耦合阻尼矩阵运用复模态解法,可以不必近似对角化。推导了随机波浪荷载作用下结构各种反应的能量谱密度函数及结构反应的统计特性,得到了结构反应的均方差和峰值的表达式。针对某典型平台在随机波浪荷载作用下动力反应用复模态法进行了计算并与运用实模态方法多重叠代方法的结果进行了比较。  相似文献   

7.
对直立式防浪墙前潜堤的空间布置对波浪在直墙上爬高的影响进行了研究. 建立简化模型,即直立式防浪墙前海床设计为平底,潜堤设计为直立薄板. 改变潜堤高 度及其与防浪墙之间距,研究不同的潜堤布置对波浪在直墙上爬高的影响. 针对线性波 浪场,利用数值波浪水槽模拟了潜堤作用下直墙上波浪的爬高现象. 同时建立了理论模 型,系统地分析了潜堤布置形式对直墙上波浪爬高的影响. 研究结果表明潜堤相对于水深的 高度越大,对波浪在直墙上爬高的影响越大,而在一定的相对高度条件下,潜堤与直立墙之间距 对波浪爬高的影响呈现出一定的规律性.  相似文献   

8.
应用SBFEM研究波浪与薄板的相互作用问题   总被引:2,自引:2,他引:0  
应用比例边界有限元法(SBFEM)求解了频域下波浪与刚性薄板防波堤相互作用问题。求解中将整个计算区域分为薄板周围的有限子域和直到无限远处的无限子域。有限子域的比例中心设置在薄板的下端,这时薄板的两侧为侧边面,而无限子域的比例中心设置在无限子域与有限子域的交界上,同时将水底和自由水面做为平行侧边面。应用加权余量法在每个子域内推导出比例边界有限元方程,然后在有限子域与无限子域交界上匹配求解。通过与解析解的对比,证明了这种方法的精确性,而后对不同类型的薄板防波堤进行了计算,并给出了反射和透射系数的变化规律。  相似文献   

9.
涵洞式直立堤是一种具有特殊用途的海岸工程结构物,对其透浪特性的研究具有重要工程意义. 然而,目前众多学者对于涵洞式直立堤波浪透射问题的研究主要以理论分析、实验模拟及数值计算为主.随着机器学习技术的发展, 传统水动力学问题迎来了新的求解理念.机器学习算法可根据训练数据集自主学习相应的规律,以数据映射的方式建立水动力学特征预测模型,在实际应用中无需对流体运动控制方程进行求解, 具有较高的计算效率. 因此,本文基于卷积神经网络(convolutional neural network, CNN),对不同开孔条件下的涵洞式直立堤透浪特征进行预测.首先利用模型试验验证计算流体力学(computational fluid dynamics, CFD)模型的有效性,然后基于CFD模型生成相应的训练数据集, 通过训练卷积神经网络模型,建立相应的波浪透射结果之间的数据映射关系,实现在新的工况下对波浪透射系数以及透射波波形等特征的快速预测. 结果表明,经过训练的卷积神经网络可在极短时间内计算得到相应的结果, 并具有较高的准确性.研究成果可为波浪与海岸结构物相互作用的问题提供新的求解理念.   相似文献   

10.
徐博侯  王大钧 《力学学报》1990,22(5):625-629
本文给出一种层合板的模型,可以用来同时计算声波在层合板上的反射与透射,并且是严格满足层间位移和横向剪应力连续条件,然后给出一系列数值例子,与相应的准确解比较。以及说明在不同情况下声反射和透射的一些特点。  相似文献   

11.
The waves induced by a moving dipole in a twofluid system are analytically and experimentally investigated.The velocity potential of a dipole moving horizontally in the lower layer of a two-layer fluid with finite depth is derived by superposing Green‘s functions of sources (or sinks). The far-field waves are studied by using the method of stationary phase. The effects of two resulting modes, i.e. the surfaceand internal-wave modes, on both the surface divergence field and the interfacial elevation are analyzed. A laboratory study on the internal waves generated by a moving sphere in a two-layer fluid is conducted in a towing tank under the same conditions as in the theoretical approach. The qualitative consistency between the present theory and the laboratory study is examined and confirmed.  相似文献   

12.
具有小密度差的两层流体中运动点源的二阶内波解   总被引:1,自引:0,他引:1  
在具有自由面的两层流体中,运动点源生成的Kelvin船波存在两种模式,即表面波模式和内波模式。当上、下层流体密度比趋于1时,由内波模式计算的界面波幅趋于无穷大,这与实验事实相违背。为克服此困难,在自由面和界面作小波幅运动的假设,引入一个小密度差参数。研究了运动点源在无粘、不可压且具有小密度差的两层有限深流体中生成的高阶波动。首先利用摄动方法推导了各阶小参数满足的边值问题;其次,给出了小密度差情形下的可解性条件。证明了在密度比趋于1的极限情形,不存在导致界面波幅无穷大的内波模式;最后,利用Phillips的非线性共振相互作用理论,构造了具有自由面的两层有限深流体中Kelvin船波系的二阶一致有效波动解,并证明了该解在深水情形下退化为Newman关于均匀流体中自由面的二阶波动解。  相似文献   

13.
Reflection and transmission of internal solitary waves across a barrier   总被引:4,自引:0,他引:4  
Transmission and reflection of an internal solitary wave on a two-layer fluid as it encounters a barrier is considered. An edgelayer theory is used to derive the reduced boundary conditions relevant to the shallow-water equations. It is found that for a moderate height of the barrier the incident wave is not affected except by being phase shifted. On the other hand, for a relatively high barrier the incident wave splits into a transmitted wave and a reflected wave. The reflected wave evolves into a small soliton with decaying ripples, and the transmitted wave evolves into a larger soliton and an oscillating tail.  相似文献   

14.
The scattering problem of a Lamb wave incident on a symmetric pair of surface-breaking transverse cracks in a plate is considered. The Lamb wave is assumed to be obliquely incident on the crack plane. Since the cracks are part-through, the scattered field will contain reflected as well as transmitted waves. The energy of the incoming wave is partitioned into reflected and transmitted wave modes. Energy coefficients of the reflected and transmitted waves are calculated as a function of incident frequency and crack depth. The incidence angle of the incoming wave is also treated as a parameter. Both the reflected and transmitted wave fields are considered as linear superpositions of all real and complex wave modes in the plate. Decomposition of modes is achieved with the help of an orthogonality condition based on the principle of reciprocal work. Continuity of displacement and stress fields is imposed at the crack plane. Energy coefficients for reflection and transmission are obtained from the mode amplitudes. Energy coefficients are shown to be a strong function of incident frequency and crack depth. Experiments are conducted with a PZT transducer network interacting with a symmetric pair of machined cracks in an aluminum plate. Trends predicted by the analysis are reflected in the experimental results.  相似文献   

15.
Shock wave attenuation by grids and orifice plates   总被引:2,自引:0,他引:2  
The interaction of weak shock waves with porous barriers of different geometries and porosities is examined. Installing a barrier inside the shock tube test section will cause the development of the following wave pattern upon a head-on collision between the incident shock wave and the barrier: a reflected shock from the barrier and a transmitted shock propagating towards the shock tube end wall. Once the transmitted shock wave reaches the end wall it is reflected back towards the barrier. This is the beginning of multiple reflections between the barrier and the end wall. This full cycle of shock reflections/interactions resulting from the incident shock wave collision with the barrier can be studied in a single shock tube test. A one-dimensional (1D), inviscid flow model was proposed for simulating the flow resulting from the initial collision of the incident shock wave with the barrier. Fairly good agreement is found between experimental findings and simulations based on a 1D flow model. Based on obtained numerical and experimental findings an optimal design procedure for shock wave attenuator is suggested. The suggested attenuator may ensure the safety of the shelter’s ventilation systems.  相似文献   

16.
A SPECIAL SOLUTION OF WAVE DISSIPATION BY FINITE POROUS PLATES   总被引:1,自引:0,他引:1  
The reflection and transmission of water waves caused by a small amplitude incident wave through finite fine porous plates with equal spacing and permeability in an infinitely long open channel of constant water depth and zero slope are studied. A special solution is obtained when the distance between the two neighbouring plates is an integral multiple of the half-wavelength of the incident wave. It is found, that when the dimensionless porous-effect parameter G_0 is equal to half the total plate number, the wave dissipation reaches a maximum, and only 50% of the incident wave energy remains in the reflected and transmitted waves. Meanwhile, the reflected and transmitted waves have the same amplitude.  相似文献   

17.
基于Biot理论和双重孔隙介质理论研究了弹性波在双重孔隙介质与流体饱和单一孔隙介质 界面的反射和透射问题,在界面上假定裂缝孔隙流体相对于固体骨架的位移为零,推导了反 射系数和透射系数的计算公式,数值讨论了反射系数和透射系数随入射角和频率的变化关 系. 同时,讨论了双重孔隙介质中3种压缩波(P-1, P-2和P-3波)和一种剪切波(S波) 的频散和衰减特性.  相似文献   

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