南海台风参数模型和台风浪后报模型的应用研究

台风风场和台风浪数值后报能够有效弥补现场观测资料的不足,对南海海域的海洋经济健康发展具有重要的保障作用.针对不同台风参数模型和全谱海浪模型的联合应用,编制了包括5个台风参数模型的数值模拟程序,以南海海域的台风Ellen(1983)和Dujuan(2003)作为案例,并联合应用2个第3代全谱海浪模型,完成了台风风场、气压场和台风浪场的数值后报.通过分析不同台风参数模型和全谱海浪模型组合应用的后报结果,并与实测数据进行对比,得出了Jelesnianski风场参数模型结合第3代全谱海浪模型WW3比较适用于南海海域台风浪后报.     

港池波浪绕射的数值计算

将缓坡方程引入到SWAN波浪谱模型,修改了波浪谱方程中传播速度的表达式,从而改进其在计算波浪绕射作用的不足.选用美国Delaware大学波浪水池实验资料对改进后的SWAN模型进行检验,计算结果与实测值吻合较好,表明SWAN模型能有效模拟近岸复杂地形下的波浪传播.将模型应用于琵琶门电厂港池内波浪的传播计算,分析防波堤4种不同的布置方式下港池内波浪有效波高分布图.研究发现,防波堤走向布置对改善港池内的泊稳条件有显著作用,而防波堤口门大小的作用相对较小,为有效掩护整个港池,防波堤布置方式应尽量垂直于波浪传播方向.本文成果对类似海岸工程有借鉴意义.     

基于ANSYS的X80管线钢MIG焊温度场数值模拟

为了实现X80管线钢MIG焊温度场的数值模拟,并探究焊接速度对熔池的影响.借助ANSYS软件,建立三维有限元模型.采用双椭球热源模型和生死单元技术,考虑材料随温度变化的物理性能参数、辐射散热及对流等因素的影响,对焊接温度场进行数值模拟,获得温度场的分布规律和不同位置的焊接热循环曲线,对比分析熔池在不同焊接速度下的穿透深度,并进行试验验证.结果表明,计算结果与试验数据吻合良好,在焊接电流为154 A,电压为28 V,焊接速度为10 mm/s时,所得焊缝形貌良好.该模型为进一步研究焊接应力场、应变场以及优化焊接工艺参数提供有效依据.     

大尺寸混凝土一维动态拉伸实验及其数值分析

利用有限元数值分析法对混凝土一维拉伸层裂实验进行了探讨,并采用Holmquist—Johnson—Cook混凝土本构模型进行计算．结果显示试件截面应力分布均匀,满足一维拉伸层裂实验中的截面应力均匀的假设;在对比实验和数值模拟结果的情况下,模拟结果也验证了实验的可行性．     

基于局部波形法的六面体自动分割网格法研究

三维有限元法是求解复杂工程问题所需的数值模拟方法．用有限元法进行数值模拟时．首先要建立被离散化的有限元网格模型．但是，许多工程问题的构造和形状非常复杂，为此分割有限元网格的难度也很大．此外，分割网格是否合理，直接影响有限元计算的精度．现有的各种有限元商用软件提供了很好的自动网格分割系统．但是，由于用六面体单元对复杂形状进行自动网格划分是非常困难。而目前为止还是用手来完成复杂的工作，所以六面体单元的自动网格划分和网格自适应性还未充分应用在实际工程之中．对任意复杂形状的物体进行分割网格时仍存在一些问题．本研究将介绍生成或已有的规则六面单元改变成形状复杂并合适的六面体单元的一种新的方法，即基于阻尼波形传播理论的方法．结果表明，只要把复杂外部形状按波的形式传输给指定的规则六面体单元模型，就可得有效的六面体单元的网格模型．     

基于邻域总变分和边缘检测的遥感影像道路提取

针对道路提取的同物异谱和同谱异物难题,提出了一种基于邻域总变分和边缘检测的遥感影像道路提取方法,先对原始影像进行邻域总变分分割,提取出影像中具有均匀材质的地物,并采用Canny边缘检测方法获得原始影像的边缘数据;然后将边缘数据和分割结果融合,使均匀材质区域中的非道路地物和道路分离;最后采用多方向结构进一步提取狭长并具有一定宽度的道路.实验证明本文提出的道路提取方案能同时提取影像中光谱略有差异的道路,能有效剔除和道路黏连在一起的同谱异物地物,并能提取具有一定弯度的道路.     

鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度研究

鱼雷锚安装简单、快速，是一种在海洋工程中具有良好应用前景的锚固结构，其在钙质砂床的贯入深度关乎其系泊结构物的稳定性和抗风浪能力。基于耦合的SPH (光滑粒子流体动力学法)和FEM (有限元法)算法，针对Richardson(2008)研究的鱼雷锚建立了有限元模型，在Abaqus平台上，数值模拟了该鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度，并模拟了不同的贯入速度、锚重量和锚-土界面间的摩擦系数等对鱼雷锚贯入深度的影响。通过对比数值模拟结果与Richardson(2008)提供的实验结果可知，耦合的SPH-FEM算法可以快速准确地模拟鱼雷锚在钙质砂床中的贯入深度。此外，由参数化研究可知，鱼雷锚的锚重、贯入速度和锚-土间摩擦系数对鱼雷锚的贯入深度影响显著。特别地，当贯入速度大于某一临界值时，贯入深度基本上与贯入速度成正比。最后，基于Richardson实验数据和本次数值模拟获得的65组数据，从能量法的角度提出了鱼雷锚在钙质砂床中贯入深度的预测公式，为动力锚的设计和应用提供理论支撑。此外，经初步验证，该公式也可用于预测DPAⅢ动力贯入锚在钙质砂床中的贯入深度。     

随机游走法在混凝土球形骨料投放中的应用

介绍了利用随机游走法进行球形骨料数值模拟投放的方法,并阐述了球形骨料数值模型的生成、投放、游走及有效性判定的条件.骨料模拟投放的算例表明：基于随机游走的球形骨料投放方法能在较少的计算量下获得较高的骨料填充率,骨料投放结果与实际吻合,适用于各种混凝土细观结构的模拟.     

基于非均匀网格二维突扩流Lattice-Boltzmann方法模拟

将非均匀网格插值方法引入基于Lattice-Bohzmann(LB)方程的d2q9模型,据以模拟二维突扩流,并与LES紊流模型模拟得到的结果进行了比较.结果表明,LB方法与LES模型计算的结果相似,但LB方法计算简单,花费时间也少.因而对于二维突扩流这种复杂流动,用LB方法来模拟较为合适.同时预示了LB方法在河道水流泥沙数值模拟中应用的广阔前景.     

融合SLIC的DCUT改进图像分割算法

谱聚类DCUT算法能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解,但其缺点是计算相似度矩阵和特征向量的复杂度较高.为了提高了DCUT的算法速度,提出了基于SLIC的DCUT算法(SDCUT).SDCUT算法首先采用SLIC算法分割图像成超像素,再根据任意两个超像素的归一化直方图计算Pearson系数作为超像素之间的相似度,从而建立基于超像素的相似度矩阵,最后采用DCUT算法对超像素进行分类获得最终分割结果.在一系列图像上的实验结果表明,与几种经典谱聚类算法相比,本文方法的分割速度更快,且具有较好的分割效果.     

OSMAR2000探测海面风浪场原理与实现

从Barrick反演无向浪高谱的公式出发,在高频地波雷达OSMAR2000工作频率条件下,对反演均方浪高、浪周期的公式进行了修正,并将其应用于高频地波雷达OSMAR2000的风浪场的反演,将反演结果与同时进行现场工作的传统海洋探测设备输出结果比较,证明本文方法行之有效。     

宽波束高频地波雷达海面回波谱的数值模拟

根据高频无线电波海洋回波谱理论,结合高频地波雷达单站探测的实际应用,建立了一个适合于研究高频地波雷达信号处理的海面回波多普勒谱的数值模型,模型包含一阶峰、海流、二阶谱、硬目标回波、地形阻挡和噪声等成分,模型输出具备实测多普勒谱的典型特征,可用于检验高分辨率空间谱估计算法和海态参数的反演算法。     

北仑港区的波浪特征

本文对北仑港区的风、浪特征的时空分布进行了统计分析,用多种方法推算了该港区的设计波要素,并给定了经验关系式.还对推算没计波要素的重现期组合问题和波浪与水流的相互作用问题进行了探讨,认为在推算设计波要素时不宜采用风速、潮位、波浪的同须率组合法,在峡道地区还必须研究波浪与水流共存引起的和互作用问题.木港区波浪与水流以斜向顺交作用为主     

北仑附近海域海浪基本要素的统计分析

对北仑山海洋站连续观测6年的波浪资料进行了统计、分析,结果表明,本区波高小于0．5m的浪为常见浪,波高在0．5m和1．5m之间的出现频率,冬季最大,为19．5％,波高在1．5m和3．0m之间的出现频率,各季几乎相等,且都很小,为0．4％～0．5％,波高大于3．0m的出现频率为零．多年按月统计最大波高在1月,为2．5m,7月最小,为0．9m;波浪总特征表现为冬季较强,秋季次之,夏季最弱,波浪特征值,在宁波北仑海域海洋工程建设中具有重要价值。     

基于DBF的超分辨率方位分割算法的初步研究

针对高频地波雷达海洋环境遥感技术中的角分辨率问题,提出了基于数字波束形成DBF（ Digital Beam Foming)的方位侵害分割DD（Direction-subDividing)算法。该算法将待测海域分割成小的方位元／海元,以DBF方式实现接收波束扫描,获得陈列在不同指向的接收波束下海洋回波的多个接收值,再通过奇异值分解得到最小二乘意义上每个海元的后向散射回波,进而实现方位超分辨率的海洋环境参数的提取。文中阐述了算法的基本思想,给出了部分模拟结果,最后提出了算法目前存在的不足。     

三维动画技术在海态雷达演示系统中的应用

根据三维动画的制作原理，提出了三维动画技术在海态雷达演示系统应用中的方法和途径，通过对海态雷达演示系统片头制作的分析和海流、海浪场演示的技术实现做了初步的探讨，并对提高3DS的运行效率进行了分析．     

从高频地波雷达回波谱中检测移动目标信息的初步研究

提出了一种适合于高频海态雷达移动目标检测的方法,该方法的原理基于硬目标与海面连续目标之间特征尺度不同。利用数值模拟说明了这种方法的有效性,将它应用到OSMAR2000高频地波雷达对比验证试验期间实测数据的处理中,获得了一个由两个单站同时探测得一个可能的移动目标的实例,同时指出这种方法在海流提取中应用的可能性。     

有底坡淤泥质床面上波浪传播的波要素变化

从理论上分析了线性波在有底坡的淤泥质床面上传播时波要素的变化规律．采用粘弹性体模型进行数值计算，并讨论了波高衰减的非线性特性以及泥层厚度对衰减律的影响，得出了一些有意义的结论．     

高频地波雷达提取海面散射特性的高分辨算法

基于波束定向理论 ,提出了提取高频地波雷达遥感海面散射特性的一种高分辨细分算法 .与 MUSIC算法相比 ,该算法数据处理的结果不仅含有海流的信息 ,还含有海浪的信息 .文中给出了计算机模拟结果 ,并针对雷达的工作体制 ,说明了具体工程的实施方法 .