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Interaction phenomena between lump and solitary wave of a generalized (3+1)-dimensional variable-coefficient nonlinear-wave equation in liquid with gas bubbles
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作者 Jian-Guo Liu Wen-Hui Zhu +1 位作者 Yan He Ya-Kui Wu 《Communications in Theoretical Physics》 SCIE CAS CSCD 2020年第8期18-26,共9页
In this paper, a generalized (3+1)-dimensional variable-coefficient nonlinear-wave equation is studied in liquid with gas bubbles. Based on the Hirota’s bilinear form and symbolic computation, lump and interaction so... In this paper, a generalized (3+1)-dimensional variable-coefficient nonlinear-wave equation is studied in liquid with gas bubbles. Based on the Hirota’s bilinear form and symbolic computation, lump and interaction solutions between lump and solitary wave are obtained,which include a periodic-shape lump solution, a parabolic-shape lump solution, a cubic-shape lump solution, interaction solutions between lump and one solitary wave, and between lump and two solitary waves. The spatial structures called the bright lump wave and the bright-dark lump wave are discussed. Interaction behaviors of two bright-dark lump waves and a periodic-shape bright lump wave are also presented. Their interactions are shown in some 3D plots. 展开更多
关键词 solitary wave lump wave variable-coefficient nonlinear-wave equation interaction behaviors
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畸形波波长计算方法研究
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作者 崔成 潘文博 《船舶力学》 北大核心 2025年第5期713-721,共9页
在畸形波相关研究中,多采用线性波或者高阶Stokes波的色散关系估算畸形波波长,然而畸形波是一种波形持续时间较短的强非线性波浪。与规则波相比,畸形波的能量组成更为复杂,除了受高阶谐波影响,在其形成过程中,还会发生非线性的波-波相... 在畸形波相关研究中,多采用线性波或者高阶Stokes波的色散关系估算畸形波波长,然而畸形波是一种波形持续时间较短的强非线性波浪。与规则波相比,畸形波的能量组成更为复杂,除了受高阶谐波影响,在其形成过程中,还会发生非线性的波-波相互作用。为了检查采用规则波色散关系估算畸形波波长的精度,本研究采用组成波聚焦的方法在试验水槽中模拟畸形波,根据浪高仪阵列采集的波面时间过程统计畸形波波长,并与相同波高和周期的1阶线性波、3阶Stokes波和5阶Stokes波波长进行对比,对比结果表明,与线性理论相比,采用3阶和5阶Stokes波色散关系估算畸形波波长的精度较高,3阶色散关系足以描述高阶谐波对波长的影响。另外,由于不能考虑非线性波-波相互作用,高阶色散关系会高估周期较长的畸形波和低估周期较短的畸形波。为了能更准确估算畸形波波长,本研究基于3阶色散关系,结合回归分析方法,提出一种精度更高的畸形波波长估算方法,与3阶Stokes波色散关系相比,计算精度提高50%以上。 展开更多
关键词 畸形波 波长 非线性 波-波相互作用
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基于超声扩散场信号的近场缺陷非线性全聚焦成像
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作者 张海燕 黄强 +2 位作者 张辉 朱文发 朱琦 《声学技术》 北大核心 2025年第2期196-202,共7页
文章提出一种基于扩散场信息的非线性全聚焦方法 (nonlinear total focusing method, NTFM),解决了超声相控阵近场处缺陷检测时,受盲区影响造成横向分辨率低的问题。在对锆合金板缺陷进行检测时,靠近超声相控阵探头的缺陷信号淹没在盲... 文章提出一种基于扩散场信息的非线性全聚焦方法 (nonlinear total focusing method, NTFM),解决了超声相控阵近场处缺陷检测时,受盲区影响造成横向分辨率低的问题。在对锆合金板缺陷进行检测时,靠近超声相控阵探头的缺陷信号淹没在盲区中。所提方法利用信号间的空间相干性,实现对噪声的抑制,达到削弱盲区的目的。利用中心频率为0.5、1 MHz的线形相控阵探头激发兰姆波,对两块带有通孔缺陷的锆合金板进行实验,获得直接采集信号与扩散场信号。对扩散场信号互相关处理后得到重建信号,将重建信号与直接采集信号结合得到混合信号。对混合信号进行NTFM成像,实现缺陷的可视化图像。实验结果表明:与传统全聚焦成像法相比,NTFM成像抑制了伪像,提高了成像质量,降低了漏检率。文中提出的方法为提高薄板材料近场处缺陷成像的横向分辨率提供了新思路。 展开更多
关键词 超声相控阵 扩散场 非线性全聚焦 兰姆波
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钢筋混凝土锈蚀损伤软接触模型的非线性超声导波识别
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作者 阎石 王雪南 《应用声学》 北大核心 2025年第3期734-743,共10页
将软接触模型结合超声导波检测技术,可解决钢筋混凝土结构锈蚀早期识别难的问题。然而,目前缺少以层状锈蚀为基础的软接触模型及相关参数的确定方法与实验证明。该文将钢筋的锈胀问题简化为一个均匀的层状平面模型,并确立了整个锈胀过... 将软接触模型结合超声导波检测技术,可解决钢筋混凝土结构锈蚀早期识别难的问题。然而,目前缺少以层状锈蚀为基础的软接触模型及相关参数的确定方法与实验证明。该文将钢筋的锈胀问题简化为一个均匀的层状平面模型,并确立了整个锈胀过程中层表面接触压力与刚度;使用颗粒接触模型建立了锈蚀程度和超声导波非线性部分之间的关系;在数值分析时将锈蚀接触问题简化为一个软接触模型,并通过对比分析得到软接触中各参数和锈蚀程度之间的关系;通过理论分析与有限元计算及实验验证的方法证明了所提出方法的有效性。在软接触模型得到的结果中,超声导波的非线性系数变化趋势和理论计算及实验结果一致。通过理论计算推导出二阶非线性系数和接触力之间的关系,得到一种基于非线性超声导波的钢筋混凝土早期锈蚀识别方法,该方法对基于软接触模型的钢筋混凝土结构锈蚀损伤的识别是有效的。 展开更多
关键词 钢筋锈蚀识别 非线性超声导波 层状结构 软接触模型 钢筋混凝土结构 颗粒链接触模型
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TC4合金腐蚀缺陷的非线性表面波检测方法 被引量:1
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作者 苏贤金 胡剑辉 +3 位作者 李少林 齐红宇 石多奇 杨晓光 《航空动力学报》 北大核心 2025年第3期345-353,共9页
针对航空发动机压气机叶片材料TC4合金的热腐蚀问题,提出了一种基于非线性表面波的无损检测方法。首先,通过数值模拟研究了不同缺陷尺寸的非线性超声表面波的传播行为,探讨了椭球缺陷尺寸与非线性系数之间的规律;然后,通过建立超声检测... 针对航空发动机压气机叶片材料TC4合金的热腐蚀问题,提出了一种基于非线性表面波的无损检测方法。首先,通过数值模拟研究了不同缺陷尺寸的非线性超声表面波的传播行为,探讨了椭球缺陷尺寸与非线性系数之间的规律;然后,通过建立超声检测探头楔块模型,研究了楔块特征尺寸对表面波转化效率的影响;最后,设计并搭建了非线性超声检测系统,对数值结果进行了试验验证。结果表明:检测探头楔块的长度和角度会影响表面波的转化效率;通过数值仿真和试验验证,发现在相同深宽比下腐蚀缺陷尺寸与非线性系数呈负相关,说明可以用非线性超声系数表征材料的腐蚀损伤程度。 展开更多
关键词 热腐蚀 点蚀坑 TC4合金 表面波 非线性系数 COMSOL 楔块
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差异坡度岛礁地形对波浪非线性特征变化影响的试验研究
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作者 王超 屈科 +2 位作者 王旭 陈佳莹 王傲宇 《热带地理》 北大核心 2025年第6期1045-1052,共8页
广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有差异坡度的礁坪地形,礁坪地形的变化显著影响入射波浪在岛礁上传播演变的非线性特征。然而,以往研究尚未系统探讨礁坪地形突变对规则波非线性特征的影响。文章基于差异坡度岛礁地形的实验室... 广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有差异坡度的礁坪地形,礁坪地形的变化显著影响入射波浪在岛礁上传播演变的非线性特征。然而,以往研究尚未系统探讨礁坪地形突变对规则波非线性特征的影响。文章基于差异坡度岛礁地形的实验室波浪水槽物理模型试验,系统研究了差异坡度岛礁地形对波浪非线性特征变化的影响,并且分析了入射波高、礁坪水深和波浪周期3种因素的影响。结果表明:波浪偏度、不对称度和厄塞尔数峰值的幅值均在礁坪台阶附近达到最大值,3个非线性特征参数幅值整体上均随入射波高和波周期的增大而增大,随礁坪水深增大而减小。最后,根据波浪偏度和不对称度在差异坡度礁坪上随厄塞尔数的变化趋势,分别对其参数化拟合得到不同礁坪区域内波浪偏度和不对称度的经验公式。 展开更多
关键词 规则波 珊瑚礁 岛礁地形 非线性特征 偏度 不对称度 厄塞尔数
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利用匹配滤波的调频连续波激光测距技术研究 被引量:2
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作者 张鹏 封治华 +5 位作者 张鹏飞 赵渊明 阮友田 韩文杰 张辉 康朝阳 《激光技术》 北大核心 2025年第1期53-61,共9页
基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将... 基于差频解算的调频连续波激光测距技术存在测量距离短、易受噪声干扰、受非线性调频影响大的问题。为了在相同机制条件下解决此问题,提出了基于匹配滤波的调频连续波激光测距方法,改进相干探测光路,加入信号反转单元和信号共轭单元,将混频器换成卷积器,同时满足系统响应与发射波形匹配,并进行了相关仿真实验。结果表明,相比差频解算方法,匹配滤波方法可实现两倍于差频解算方法的测距范围,信噪比提高了9.5 dB,在非线性调频误差为19.8 MHz、198 MHz和396 MHz条件下均能得到较高分辨率的距离谱,表现出较好的抵抗非线性调频的能力。此研究可为该领域的科研工作者提供技术指导和新的思路。 展开更多
关键词 激光技术 调频连续波 匹配滤波 激光测距 信噪比 非线性
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非线性波浪载荷对15 MW半潜型浮式风机基础运动响应的影响研究 被引量:1
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作者 刘英芳 黎国彦 +1 位作者 李志雨 李焱 《海洋工程》 北大核心 2025年第3期16-26,共11页
浮式风机基础在波浪中的运动呈现非线性,其所受非线性波浪载荷包括计及考虑瞬时湿表面变化的回复刚度和入射力,以及二阶速度势产生的波浪载荷。线性势流理论无法反映这些特性,对基础运动响应的预报准确性不足。采用15 MW半潜型浮式风机... 浮式风机基础在波浪中的运动呈现非线性,其所受非线性波浪载荷包括计及考虑瞬时湿表面变化的回复刚度和入射力,以及二阶速度势产生的波浪载荷。线性势流理论无法反映这些特性,对基础运动响应的预报准确性不足。采用15 MW半潜型浮式风机模型,基于三维势流理论和直接时域积分法,分别在额定作业和极端生存海况下,对比线性波浪载荷和非线性波浪载荷对基础运动响应的影响。结果表明,非线性波浪载荷会显著增大浮式基础的低频响应,并激发其在固有频率下的运动。纵荡和纵摇对非线性波浪载荷更为敏感,而垂荡所受影响最小。环境参数主要影响运动响应在不同频率下的能量占比。 展开更多
关键词 15 MW半潜型浮式风机 非线性波浪载荷 瞬时湿表面 基础运动响应
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风浪联合作用下驳船型海上浮式风机的非线性耦合模型与TMD振动控制研究 被引量:2
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作者 孔凡 陈玲霜 +2 位作者 郑达成 李书进 董华 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期8-18,共11页
海上浮式风机是捕获深远海风能的重要装置,是风能开发的主要研究方向之一。驳船型风机多采用二维低阶简化动力学模型和非线性最小二乘参数识别方法,建立高阶耦合动力模型能更准确地反映其动力特性。本文关注驳船型海上浮式风机的多体系... 海上浮式风机是捕获深远海风能的重要装置,是风能开发的主要研究方向之一。驳船型风机多采用二维低阶简化动力学模型和非线性最小二乘参数识别方法,建立高阶耦合动力模型能更准确地反映其动力特性。本文关注驳船型海上浮式风机的多体系统,建立风浪联合作用下的16自由度耦合动力学模型,通过数值仿真验证模型的准确性。其中,利用修正的叶素动量理论计算叶片气动荷载,利用线性势流理论计算波浪荷载,采用准静态法计算系泊张力。此外,为减小驳船型海上浮式风机的结构振动,在考虑发电机转矩控制和叶片集体变桨控制的基础上,提出将双向碰撞调谐质量阻尼器置于机舱中,并引入限位装置控制振子行程。随后,通过穷举法和遗传算法进行控制参数优化。仿真分析表明,本文所建模型可准确计算驳船型海上浮式风机的动力响应;双向碰撞调谐质量阻尼器对结构振动有较好的控制效果。 展开更多
关键词 振动控制 驳船型海上浮式风机 非线性耦合模型 双向TMD 风浪联合作用
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具有精确色散性非线性波浪方程的改进
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作者 卞宏伟 邹志利 徐杰 《海洋工程》 北大核心 2025年第1期116-128,共13页
以自由表面处的速度和波面升高为变量建立了一组新的具有精确色散性的非线性波浪方程。该方程对以往由速度势为变量的方程进行了改进,克服了方程不能考虑有旋波浪运动的不足;方程增加了适用于一般情况的二阶水底坡度项,使其能够考虑水... 以自由表面处的速度和波面升高为变量建立了一组新的具有精确色散性的非线性波浪方程。该方程对以往由速度势为变量的方程进行了改进,克服了方程不能考虑有旋波浪运动的不足;方程增加了适用于一般情况的二阶水底坡度项,使其能够考虑水平二维水底快变地形的影响。方程的数值求解时间上采用五阶差分格式,空间上采用四阶差分格式,减少了数值误差。方程模拟了五阶Stokes波理论解、潜堤和浅滩试验,并与高阶Boussinesq方程的数值结果进行了比较,通过模拟Bragg反射试验对方程新加入的二阶水底坡度项进行了验证。 展开更多
关键词 精确色散性 非线性 波面升高 差分格式 自由表面
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双色波传播过程中长短波相互作用的非线性数值模拟研究
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作者 郭欣然 刘石 +2 位作者 杨毅 陈丽芬 宁德志 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第1期95-101,共7页
针对波浪在传播过程中的波面变形机制问题,本文采用时域高阶边界元方法建立完全非线性波浪数值水槽,并模拟研究了单色波和双色波在常水深地形上的非线性传播特性。该模型在自由水面满足完全非线性边界条件,采用混合欧拉-拉格朗日方法追... 针对波浪在传播过程中的波面变形机制问题,本文采用时域高阶边界元方法建立完全非线性波浪数值水槽,并模拟研究了单色波和双色波在常水深地形上的非线性传播特性。该模型在自由水面满足完全非线性边界条件,采用混合欧拉-拉格朗日方法追踪流体瞬时表面,利用四阶龙格库塔方法更新下一时间步的波面和速度势。通过与已有实验结果对比,证明了本文模型的准确性。研究发现:双色波传播过程中长短波的相互作用,会诱发波面的剧烈变形,并产生次峰。长短波相互作用诱使更多的波浪能量从低频向高频传递,并激发出更高阶的波浪成分。同时,该作用机制随着长短波波长比的增大而增强。 展开更多
关键词 长短波相互作用 完全非线性波浪数值水槽 时域模拟 波面变形 能量转移 高阶谐波 双色波
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圆锥底容器中多边形法拉第水波模式及其特性
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作者 陈心雨 沈宇飞 王新龙 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期816-828,共13页
近期研究发现,凹底面液层的法拉第波呈现为有趣的多边形图案.更重要的是,该研究揭示了这类浅水重力波与玻色-爱因斯坦凝聚中所观察到的集体激发态呈高度的类比关系,采用的容器是以抛物底面为代表的光滑凹底面.因此,将研究拓展到底面为... 近期研究发现,凹底面液层的法拉第波呈现为有趣的多边形图案.更重要的是,该研究揭示了这类浅水重力波与玻色-爱因斯坦凝聚中所观察到的集体激发态呈高度的类比关系,采用的容器是以抛物底面为代表的光滑凹底面.因此,将研究拓展到底面为圆锥形的情形,特别关注锥顶的非光滑性对多边形模式及相关波动特性的影响.实验首次观察到多边形模式的“中心呼吸”现象——一种伴随角向模式激发的径向对称波动,其振荡周期恰为相应角向模式振荡周期的一半.这一有趣现象无疑是锥顶的不光滑性所致,进一步表明底面的几何约束对非线性波动图案的重要影响.此外,实验还观察到更高阶的多边形图案、模式竞争及径向-角向混合的模式等新现象.进一步结合流体力学缓坡方程的数值求解、流体力学的数值仿真以及实验观测,揭示了锥角和水深对模式本征频率、阻尼系数及稳定性的调控机制.研究结果深化了底面形状对非线性浅水重力波影响的认识. 展开更多
关键词 多边形模式 本征频率 浅水重力波 法拉第共振 非线性波
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深紫外KBBF薄片晶体的连续波激光倍频器设计
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作者 王晓洋 刘丽娟 《人工晶体学报》 北大核心 2025年第10期1732-1739,共8页
深紫外激光(波长<200nm)在光刻、角分辨光电子能谱、激光精密加工等前沿领域具有不可替代的应用价值。为实现实用化、高精度的深紫外激光输出,基于非线性光学晶体的多级倍频技术已成为最具可行性的方案,其极限性能由终端深紫外倍频... 深紫外激光(波长<200nm)在光刻、角分辨光电子能谱、激光精密加工等前沿领域具有不可替代的应用价值。为实现实用化、高精度的深紫外激光输出,基于非线性光学晶体的多级倍频技术已成为最具可行性的方案,其极限性能由终端深紫外倍频晶体决定。然而,目前见诸报道的深紫外非线性晶体仅有KBBF(KBe_(2)BO_(3)F_(2))和RBBF(RbBe_(2)BO_(3)F_(2))两种,且二者均受层状生长习性限制,仅能获得毫米级厚度的薄片状晶体。针对薄片状非线性光学晶体制作倍频器件的技术挑战,传统解决方案采用在晶体两面光胶两个异质材料棱镜的耦合技术。但该方案存在固有缺陷,形成的两个异质界面引入了额外光损耗,也成为激光损伤的薄弱环节,使器件的损伤阈值比晶体下降超过一个数量级。本研究创新性地提出布儒斯特角的特殊切割方法,可在保证相位匹配的前提下,使晶体获得最大有效通光长度。这种无棱镜的倍频器件摒弃了异质棱镜结构,充分发挥非线性晶体本征的高损伤阈值特性,提高了倍频器件的总透过率,为实现高功率/连续波深紫外激光输出提供了新途径。 展开更多
关键词 非线性光学晶体 深紫外 KBBF晶体 连续波激光 倍频器件 布儒斯特切割 薄片晶体
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双峰谱波浪在西非典型海滩上的传播变形与演化特性
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作者 张凯 王广生 +2 位作者 时健 鱼童 张弛 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期109-117,共9页
基于实测波浪数据得到了西非典型的双峰谱,通过物理模型试验研究了在不同风浪、涌浪能量占比的条件下,不规则波浪在典型海滩上的传播变形与波谱演化特性。结果表明:双峰谱波浪在有效波高变化、谱峰能量变化和非线性作用等方面与单峰谱... 基于实测波浪数据得到了西非典型的双峰谱,通过物理模型试验研究了在不同风浪、涌浪能量占比的条件下,不规则波浪在典型海滩上的传播变形与波谱演化特性。结果表明:双峰谱波浪在有效波高变化、谱峰能量变化和非线性作用等方面与单峰谱波浪存在显著差异;双峰谱波浪的有效波高增大主要由低频涌浪部分的波浪浅化主导,涌浪能量占比增大会导致波浪破碎前的最大波高增大;相比于单峰谱涌浪,双峰谱波浪的涌浪谱峰在海滩上传播中的能量增长更快,波浪破碎后的涌浪谱峰能量衰减更慢;涌浪和风浪主峰之间的非线性作用产生了由高频风浪部分至低频涌浪部分的能量转移,使得双峰谱中的涌浪主峰能量相对增大。 展开更多
关键词 双峰谱 波谱演化 涌浪 风浪 非线性作用 西非
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非线性波浪在直立圆柱上爬高特性的数值模拟研究
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作者 魏远明 舒梦飞 +2 位作者 艾丛芳 马玉祥 项家窍 《水道港口》 2025年第3期376-383,468,共9页
海洋工程中,波浪间的相互作用以及波浪与结构的相互作用,会在结构物上产生极端的波浪爬高现象。这种现象严重威胁着海上工程建筑物的安全。为掌握波浪的爬高特性,文章基于一种新型非静压数值波浪模型建立三维数值波浪水池,研究了非线性... 海洋工程中,波浪间的相互作用以及波浪与结构的相互作用,会在结构物上产生极端的波浪爬高现象。这种现象严重威胁着海上工程建筑物的安全。为掌握波浪的爬高特性,文章基于一种新型非静压数值波浪模型建立三维数值波浪水池,研究了非线性波浪在小直径圆柱上的波浪爬高。结果表明:在有限水深下,不同波陡、散射参数、水深的规则波与小直径的圆柱相互作用后,圆柱表面的液面高度分布呈现相似的规律,即波浪爬升高度与入射波幅的比值随着波陡和波浪散射参数的增大而增大,随着水深的增大而减小,最大可达到2倍以上,从而产生极端爬高。另外,随着波陡的增加,迎浪面处波浪爬高速度的最大值也随之增加,且与爬高最大速度对应的爬升高度随之增加。 展开更多
关键词 波浪爬高 非静压数值波浪模型 三维数值波浪水池 非线性波浪 波浪爬升速度 计算流体力学
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矩形月池内流体的固有频率及波幅对2阶共振响应的影响
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作者 徐望 马宁 史琪琪 《船舶工程》 北大核心 2025年第5期12-20,共9页
[目的]针对极地深海科考船月池流固耦合共振问题,[方法]以某极地深海科考船为研究对象,通过水池模型试验和计算流体力学(CFD)数值计算,研究该船矩形月池内流体的固有频率和共振特性。对不同入射波频率下月池内流体的运动状态和频率分布... [目的]针对极地深海科考船月池流固耦合共振问题,[方法]以某极地深海科考船为研究对象,通过水池模型试验和计算流体力学(CFD)数值计算,研究该船矩形月池内流体的固有频率和共振特性。对不同入射波频率下月池内流体的运动状态和频率分布进行分析,并观察月池内波浪的线性共振和二次波激励下的共振现象。[结果]研究结果表明:CFD数值模拟结果与模型试验结果具有良好的一致性。[结论]月池内的波浪始终包含一个活塞共振分量,且在特定的入射频率范围内,波浪会表现出“拍频”模式;随着入射波幅的增加,月池内的非线性2阶响应强度逐渐增大,且与入射波波幅的平方线性相关。 展开更多
关键词 月池 月池共振 固有频率 入射波幅 非线性共振响应 水池试验
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非线性周期结构动力学与波动调控研究进展
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作者 高鹏林 龚凌云 +5 位作者 王国旭 罗宇 朱俊喆 高昊 马海斌 瞿叶高 《力学进展》 北大核心 2025年第3期567-641,共75页
周期结构是构建自然界和人类工程结构的一种重要形式,平移对称性引起的Bloch调制作用赋予其独特的能带结构和丰富的时/频域动力学特性,为弹性波/声波传播调控、新型声功能器件设计、振动与噪声控制等提供了新思路.非线性效应可以突破线... 周期结构是构建自然界和人类工程结构的一种重要形式,平移对称性引起的Bloch调制作用赋予其独特的能带结构和丰富的时/频域动力学特性,为弹性波/声波传播调控、新型声功能器件设计、振动与噪声控制等提供了新思路.非线性效应可以突破线性理论框架的束缚,能够增强甚至拓展人工周期结构的功能.但非线性周期系统在单胞结构设计和建模分析方面存在诸多困难,也面临时空平移对称性破缺、非线性响应特性及机理复杂等深层次科学难题,给非线性周期结构动力学设计与实际应用带来挑战.针对上述问题,学者们融合力学、声学、材料学和能带物理等多学科研究方法开展了一些卓有成效的研究,本文旨在及时总结非线性周期结构动力学和波动调控领域的重要研究进展,梳理研究中存在的不足之处和关键难题,凝聚力量,促进该领域的深入发展.首先,归纳了力学周期结构非线性效应来源、单胞结构设计方法、非线性周期结构动力学建模与分析方法;之后,综述了非线性周期结构在通带、带隙和能量局域束缚等方面的主要特性,着重介绍了非线性导致的能带频移、模式耦合、低频宽带拓展和带隙内波动模式局域束缚等丰富动力学现象,梳理了非线性周期结构在波调控装置和减振降噪设计方面的一些应用探索.最后,针对现有研究存在的一些不足和关键难题,展望了未来理论研究和应用探索亟需关注的若干发展方向. 展开更多
关键词 非线性周期结构 动力学设计 非线性振动 振动控制 波动调控
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非线性波浪作用下群桩局部冲刷的数值模拟
18
作者 周熙 李小超 巩梦梦 《人民珠江》 2025年第5期108-120,共13页
群桩基础广泛应用于海岸和海洋工程结构物中,波浪对群桩基础的冲刷有着重要影响。利用开源计算流体动力学程序REEF3D建立了三维数值波浪水槽,水槽入口和出口分别采用主动吸收方法和松弛法避免反射波影响。对非线性波浪作用下2×4群... 群桩基础广泛应用于海岸和海洋工程结构物中,波浪对群桩基础的冲刷有着重要影响。利用开源计算流体动力学程序REEF3D建立了三维数值波浪水槽,水槽入口和出口分别采用主动吸收方法和松弛法避免反射波影响。对非线性波浪作用下2×4群桩周围的局部冲刷进行了数值模拟,计算模拟出了下降流、马蹄涡、尾涡和间隙流等引起群桩局部冲刷的主要水流结构。计算结果表明,波浪中水质点垂向速度的变化会引起下降流和马蹄涡强度的变化。在研究的KC数范围(14.28~63.96)内,下降流和马蹄涡均较弱,不是冲刷的主导因素。KC较小时,冲刷主要受间隙流控制,最大冲深发生在上游第1排左右两行桩之间的区域,随着KC数的增大,尾涡逐渐成为主导冲刷的动力因素,发生最大冲深的位置逐渐转移至第1排桩的两侧。达到平衡时的最大无量纲冲刷深度随KC数的变化规律与单桩情形相似,群桩中各排桩周围最大冲刷深度的变化规律与波浪的非线性程度有关,非线性程度较弱时最上游和最下游两排桩的冲刷强于中间各排桩的,非线性程度较强时1个周期内正向水流的主导作用增强,由于前排桩的遮蔽效应,后排桩的冲刷深度减小。 展开更多
关键词 非线性波浪 群桩基础 局部冲刷 REEF3D
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非对称刚度非光滑能量阱激活阈值试验研究
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作者 赵家琪 陈建恩 +2 位作者 路凯 孔娜 薛晓峰 《噪声与振动控制》 北大核心 2025年第3期49-54,共6页
为解决纯立方刚度非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)在竖直方向工作时,因重力影响造成的激活阈值过高问题,在中心质量块与NES下底座之间引入支撑弹簧单元,从而构造出一种非对称刚度非光滑NES,通过试验研究该NES的动力学响应。对... 为解决纯立方刚度非线性能量阱(Nonlinear Energy Sink,NES)在竖直方向工作时,因重力影响造成的激活阈值过高问题,在中心质量块与NES下底座之间引入支撑弹簧单元,从而构造出一种非对称刚度非光滑NES,通过试验研究该NES的动力学响应。对比分析在简谐激励下非光滑NES与纯立方刚度NES的激活阈值差异。分析水平弹簧刚度和中心质量块质量两个参数对NES激活阈值的影响。结果表明,支撑弹簧单元能够有效降低纯立方刚度NES的激活阈值;通过合理控制水平弹簧刚度和质量块质量,可以使非光滑NES更好地应用于不同频带的减振。 展开更多
关键词 振动与波 非对称刚度 非线性能量阱 激活阈值
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基于浮标数据评估三阶Stokes波的非线性海浪谱
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作者 贺超超 王子韵 +4 位作者 蔡烽 王海丽 王锦 刘雨立 董昌明 《海洋学研究》 北大核心 2025年第3期11-20,共10页
海浪是海洋动力要素的关键组成部分,对海上航行与海上作业具有显著影响。利用海浪谱可以有效表征海浪能量在频率域上的统计分布特性。本文利用70个NDBC浮标站点的数据,分别基于JONSWAP谱与三阶Stokes波的非线性谱进行有效波高反演。结... 海浪是海洋动力要素的关键组成部分,对海上航行与海上作业具有显著影响。利用海浪谱可以有效表征海浪能量在频率域上的统计分布特性。本文利用70个NDBC浮标站点的数据,分别基于JONSWAP谱与三阶Stokes波的非线性谱进行有效波高反演。结果表明,与JONSWAP谱反演结果相比,非线性谱的绝对误差和相对误差平均提升程度均超过10%,最大提升程度分别达到28.54%和22.29%,具有显著优势。非线性谱相对于JONSWAP谱的提升程度与有效波高、风速、风向与波向的夹角以及站点水深的关系表明:提升程度随有效波高增加而增加;风速越大,提升程度越大;夹角越小,提升程度越大,且风速对于提升程度的影响远大于夹角的影响;在水深500 m以浅,两种海浪谱的反演精度均高于500 m以深,但在500~5500 m水深区间内,非线性谱的提升程度超过浅水区,存在线性增加趋势。 展开更多
关键词 海浪谱 波高反演 非线性谱 三阶Stokes波 JONSWAP谱 NDBC浮标
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