一、Numerical Modeling of Water Wave Interaction with A Soft Mud Bed（论文文献综述）
陈连鑫[1]（2021）在《波浪力作用下跨海桥梁动力反应及疲劳损伤研究》文中进行了进一步梳理随着桥梁技术的快速发展,跨海桥梁正逐渐由近海向深海转移。海洋波浪对深水区跨海桥梁的影响不容忽视,因此研究海洋波浪对深水区跨海桥梁的作用十分必要。本文以秦皇岛至大连长兴岛跨海通道方案中的五跨连续梁桥为原型,按几何比尺1:40建立其群桩基础的水动力模型,同时以波浪能量为指标设计4种不规则波,通过考虑不同水位和不同入射波方向角开展模型试验,得到随机波浪作用下群桩基础所受波浪力,同时利用MIDAS有限元软件对连续梁桥进行建模,并将推算后的实测波浪力输入桥梁数值模型,研究连续梁桥在波浪作用下的动力响应,在此基础上,提取桥梁结构应力时程数据,并进一步探讨波浪荷载作用下桥梁结构的疲劳损伤问题。本文的主要工作及结论如下:（1）通过开展物理模型试验,探讨了不同水深、入射波方向与随机波能量对群桩基础波浪力的影响。结果表明:波浪能量越大,桩基所受波浪力就越大;随着水位升高,桩基波浪力也呈现出增大的趋势;当承台参与桩基受力时,不同波浪入射角度对桩基波浪力影响明显,且入射波与绕射波产生的高阶速度势所导致的桩基波浪力不容忽视。（2）通过有限元分析并将桥梁墩顶、底的位移和加速度进行对比,发现波浪能量越大,桥梁墩顶、底的振动就越剧烈;桥梁振动由波浪作用和桥梁自振两部分组成;对于位移响应,波浪作用诱发的桥梁振动占主导;而对于加速度响应,桥梁的自振特性占主导;桥梁的低阶模态对于加速度的影响要大于高阶模态。（3）通过改变墩高、水深和地基类型等参数来研究不同因素对桥梁动力响应的影响,通过计算发现,较大的波浪入射角、一致激励、高墩、深水、软弱地基等条件会增大桥梁的动力响应,故在研究波浪对跨海桥梁的作用以及设计跨海桥梁时,应将这些因素考虑在内,从而准确地预测桥梁在波浪荷载作用下的振动响应。（4）利用MATLAB软件对雨流计数法和累积疲劳损伤的计算进行编程,并计算出不同的应力时程对桥梁结构造成的疲劳损伤值。结果表明:波浪作用导致的跨海桥梁疲劳损伤问题是不可忽视的,且随着波浪能量的增加,桥梁结构的应力反应幅值的波动范围逐渐加大,造成结构的疲劳损伤也在逐渐增加;无论什么波浪工况、地基条件以及水深,钢管桩桩顶的疲劳损伤均要高于海床截面处钢管桩的疲劳损伤,因此应着重考虑钢管桩与承台相接位置的疲劳损伤问题;随着地基土强度的减小以及水深的增加,钢管桩桩顶截面与海床截面处的疲劳损伤情况均有所加强,这会降低桥梁结构的疲劳寿命,因此,为了更加准确的预测桥梁结构的疲劳损伤情况,应对地基土以及水深等情况进行充分考虑,进而合理地评估波浪作用下桥梁结构的疲劳损伤情况。
唐星辰[2]（2020）在《渤海新区海岸带陆源入海污染分布特性与海域水环境研究》文中认为随着海岸地区经济与社会的高度发展,人类活动愈加频繁,导致海洋污染问题愈发严重,水质恶化及水体富营养化程度更是有增无减,并引发了一系列的海洋污染事件,如蓝藻、赤潮等的爆发。据调查,陆域社会经济活动是海洋污染的重要根源。因此,从污染来源的角度研究海洋水环境问题,对海洋水质监测、治理及水资源优化具有重要的现实意义。本文以陆源入海污染物为研究对象,系统地研究了渤海新区海岸带陆源入海污染物总量、迁移扩散规律及对海域水环境的影响,主要工作及成果如下:（1）以渤海新区海岸带为研究区域,提出并建立了海岸带陆源入海污染物迁移计算模式,系统研究了陆源污染物的产生、迁移、入海及其在海域中迁移扩散的全过程。该模式集陆源污染物与海域水污染为一体进行研究,体现了陆海统筹的发展理念。（2）采用万元产值法和输出系数法,建立了陆源点源和非点源污染负荷估算模型,在社会、经济数据收集和污染情况实际调研的基础上,对渤海新区工业企业、居民生活、畜禽养殖、农田化肥与水产养殖等污染源进行负荷估算。基于地面径流模型,遵循污染物量的平衡,考虑污染残留及降解,计算了污染物随水流的迁移量及入海源强,为海域污染物研究提供数据支持。（3）针对水流数值研究中存在的复杂计算域、不规则地形、间断水流与静水“和谐”问题,基于Godunov格式建立了高精度的有限体积数学模型。对水动力模块中采用Roe格式的近似Riemann解算子法计算对流数值通量所致的静水虚假流动问题,采用特征分解法对底坡源项做出了修正。对污染物迁移模块,采用高阶精度的迎风重构方式处理对流数值通量,以避免数值耗散;并采用二阶精度处理扩散通量,使得模式具有时空二阶精度。利用一系列的经典算例验证了模型的精度与可靠性,模型具备处理各种复杂流态与物质输移过程的能力。（4）基于高精度有限体积数值解法,建立了渤海湾水动力数学模型,并对模型进行了验证,结果表明模型能够反映真实的水流运动情况与水动力特性;在此基础上建立了污染物迁移扩散数学模型,对污染物浓度等值线分布形态及测点污染物浓度进行了验证,误差在可接受范围之内,精度符合要求。然后模拟了不同风况条件下氮磷污染物的迁移扩散过程,分析了污染物的时空分布形态及扩散规律,为海域水环境的研究奠定基础。（5）基于岸段污染源强分布,结合近岸海域功能定位和污染迁移分布特性,提出了近岸海域水环境分区评估方法,将渤海新区近岸海域划分为20个分区控制单元。采用超标率法,建立了近岸海域水环境承载力评估标准,对每一分区单元的水环境承载等级进行划分,确定出污染超载严重的分区单元,为近岸海域水质监测与水环境治理提供科学依据。
彭雄[3]（2020）在《水下爆炸冲击荷载作用下高桩码头的动力响应特性数值研究》文中研究指明随着国民经济的发展,中国的航运事业进入快速发展阶段,港口工程已成为我国和平时期经济建设的重要内容。码头作为港口工程重要的组成部分,具有显着的社会、经济和政治效益。码头结构一旦失事,将给国家和人民带来巨大的损失,后果不堪设想,因此,其安全防护一直是国家总体安全战略的重要组成部分。将爆炸荷载作为一种极端荷载,研究码头结构在爆炸冲击荷载作用下的动力响应、破坏模式,可为码头结构的安全评估及抗爆防护设计提供理论依据,具有重要的军事价值和政治意义。本文以高桩码头作为研究对象,开展爆炸荷载下高桩码头结构的数值模拟分析,探索该型结构在不同爆炸荷载情况下的动态响应及损伤破坏,分析其可能存在的破坏机理,并进一步利用数值仿真方法对某高桩码头结构开展全尺度的水下爆炸冲击动力学研究。主要的研究内容和成果如下:（1）基于ALE算法,对无限域和近水面水下爆炸进行了数值模拟,将数值计算结果与传统经验公式进行比较,验证了本文数值模拟结果的准确性。通过比较无限域和近自由面的冲击波压力曲线,发现自由面存在能够削弱冲击波的作用,主要体现在削弱峰值压力和减小冲击波波形脉宽上。刚性界面对冲击波的影响较大,主要是水底反射波的变化。通过对不规则反射区峰值和脉宽的对比分析,发现随着测深的增大,自由面对冲击波的衰减作用逐渐减小;（2）在小爆距（本文爆心距小于40cm）范围内本模拟所测得水下爆炸压力偏大,而随着测点距离的增大,压力的理论值与模拟值之间的误差逐渐较小,在爆心距离超过60cm时,两者曲线几乎重合,表明模拟结果的可靠性受爆心距离的影响较大;（3）基于多物质流固耦合算法,构建码头框架结构水下爆炸全耦合模型,探讨码头结构动力响应和损伤破坏。冲击波作用在结构迎爆面引起结构冲击破坏;当冲击波传播至结构-水-空气交界面处时,结构因水面截断效应而发生冲切破坏;随着冲击波向结构内部传播,结构内的冲击波会形成与传播方向相反的拉伸波,该情况下极易引起混凝土结构的拉伸破坏;（4）在水下爆炸荷载作用下,除所有桩柱产生了不同程度的损伤外,码头端部的第一根桩柱底部基岩区域以及与横梁相连的基岩区域塑形损伤破坏较为严重,此处的水下桩基础在码头抗爆设计时应适当加强配筋;（5）当相对爆距为0.252（m/kg3）,相对爆深为0.693（m/kg3）时,水下爆炸荷载作用于码头结构上的压力峰值较大,在进行码头结构抗爆防护设计时,应考虑该种特殊情况。
王凯[4]（2019）在《踩踏式除草机器人结构优化与除草性能评价》文中提出除草是水稻生产中一个必不可少的作业环节。针对我国农业人口老龄化、农村空心化的现状,机器人除草方法相对于化学除草方法更利于农业的可持续发展,是未来除草技术发展的趋势。踩踏式除草利用机器人在行间往复运动对杂草进行踩踏、切割、掩埋,同时机器人行走时产生的浑浊泥,抑制水中杂草的光合作用,且沉积后覆盖株间的杂草上,破坏杂草的生长环境,达到消除行间和株间杂草的目的。机器人的参数对除草效果有很大的影响,优化踩踏式除草机器人结构,评价其除草效果可以为机器人的设计提供依据,有着重要的应用意义。本文在分析国内外除草机器人研究现状的基础上,首先针对第一代踩踏式除草机器人存在的问题,对结构进行优化设计;然后建立了除草过程的有限元模型,包括机器人的有限元模型,水田土壤的有限元模型;研究了踩踏过程中土壤-水之间的动态行为,流固耦合特性;分析了水田除草性能的评价方法,仿真分析了机器人移动速度,前倾角,水层深度对除草性能的影响;在以上研究的基础上,并通过实验证明了分析结果的正确性。研究结果表明:增大接地面积,减轻重量和降低重心能够解决水田机器人打滑,沉陷和侧翻问题;机器人运动速度和水层厚度与除草效果呈正相关,运动速度和水层厚度增大,除草效果更好,前倾角与除草效果呈负相关,前倾角减小,除草效果更好。本研究对水田机器人的设计提供有效的依据。
李雪[5]（2019）在《基于无网格方法的仿海蟹机器人游动性能分析及实验研究》文中研究说明在自然界中,两栖环境是典型的非结构环境,机器人在两栖环境中作业时往往不仅要面对陆地上高低不平的岩石和松软的沙砾,还要面对水下的暗流或浮游生物,这种独特的环境因素给传统的陆地及水下机器人带来了更高的挑战。生物海蟹作为一种浅滩两栖生物,具备优越的两栖运动能力。本文以生物海蟹为仿生原型,通过对海蟹生理结构和运动规律的观察和分析,研制出仿海蟹机器人。本文在仿海蟹机器人的结构设计的基础上,利用仿真和实验的手段对其水下运动性能进行了研究。本文中的无网格方法采用光滑粒子流体动力学（SPH）方法,是广泛应用在解决流体动力学问题的无网格数值模拟方法,其相对传统的有网格方法,可以更好的解决复杂边界的运动情况,而本文选择的典型的两栖浅滩生物仿海蟹机器人结构比较复杂,所以选用SPH数值方法对其游动性能进行模拟。本文在仿海蟹机器人的研究中,建立了机器人的运动坐标系并通过坐标系设计了机器人的游动模式,并设置不同的游动参数来分析机器人的游动性能,并为了验证SPH方法模拟的正确性,设计了机器人的游动实验,来优化机器人的推进性能。首先分析机器人的机身和游泳桨的坐标系。规划游泳桨关节运动规律,基于切片理论建立单桨动力学模型,针对桨拍动的周期性,对两种模式（升力模式、阻力模式）的同步步态的力的曲线进行研究,设置了游泳桨不同的游动参数对比其游动结果。通过设计机身和游泳桨的运动方程,为机器人游动做出铺垫。其次将无网格SPH方法应用到机器人游动的仿真中。先确定了流域的尺寸和粒子的大小,通过应用仿真软件对机器人进行水下游动仿真,并且将机器人游泳桨运动的参数进行改变,来研究机器人产生的各个力的曲线和游动时间,分析机器人在水中游动的最佳状态。并对比了升力模式的“8”形态和阻力模式的“?”形态下机器人游泳桨拍动周围水的流动状态和桨表面压力分布情况。最后开展仿海蟹机器人游动实验分析。通过机器人的机身和游泳桨的结构研制出了机器人结构模型,搭建了游泳桨水动力测试平台和整机游动水池实验环境,开展了仿海蟹机器人水下推进实验研究,得出的数据与仿真数据做出对比,验证了游泳桨仿生推进的可行性。
张鹏飞[6]（2018）在《波纹巴非蛤生理生态学研究》文中提出波纹巴非蛤是我国南方沿海一种重要的经济贝类,随着市场需求的不断扩增,巴非蛤增养殖规模在我国福建、广东、海南沿海快速发展,已成为我国南方潮下带泥质底栖贝类的主要养殖对象,发展前景广阔。然而,近几年由于苗种来源单一、短缺,养殖技术粗放,导致巴非蛤蛤苗运输成活率低,蛤苗底播成活率低,养殖单产下降。巴非蛤生理生态研究是开展底播增养殖的基础,虽然已有一些报道,但尚未有系统的研究。本文着重对波纹巴非蛤的摄食生理生态、能量收支、环境胁迫的生理响应以及敌害对其的捕食作用等开展了较为系统的研究,研究结果期望能充实波纹巴非蛤生物学理论,并为其增养殖技术开发提供基础数据。本研究的主要结果如下:1.实验研究了不同悬浮颗粒条件下巴非蛤的摄食和能量收支响应,发现巴非蛤假粪阈值为17.00-19.80mg L-1;巴非蛤对无机颗粒的保留呈机械性筛选特性,保留效率与粒径大小相关;对有机颗粒的保留效率受粒径大小和浓度影响,随着浓度的增加巴非蛤倾向保留大粒径有机颗粒;在低浓度条件下（TPM<25 mg L-1）,随颗粒浓度和有机物含量的增加,巴非蛤摄食率和生长余能（SFG）以递减的速率而增加,逐渐接近最大值,在高浓度条件下（TPM>25 mg L-1）,清滤率和SFG随有机质含量的增加而降低。这些结果表明,波纹巴非蛤对饵料条件变化响应敏感,通过调节颗粒的保留率、摄食行为（滤水率,假粪）和生理（吸收率,耗氧率）等优化能量摄入。2.通过研究环境因子对巴非蛤摄食生理和能量收支的影响,发现适宜巴非蛤摄食和生长的温度、盐度范围分别为18-32℃和25-30;海洋酸化胁迫下（pCO2>1500μatm）和低氧胁迫（溶解氧≤2 mg O2 L-1）下巴非蛤的摄食行为受到显着抑制,摄食率和SFG显着下降;巴非蛤摄食最适的环境因子组合为:温度28.42℃:,盐度29.29,溶解氧5.99mg L-1。结果表明,低盐及低温条件均不利于巴非蛤的摄食和生长,在海洋酸化以及低氧胁迫下,巴非蛤的摄食和生长机能受到抑制。3.波纹巴非蛤初始半致死低温（26dLILT50）和高温（8d UILT50）分别为6.76±0.10℃和33.49±0.022℃,基于心率的阿氏拐点温度（ABT）为35.64±0.77℃,为其急性致死温度;初始半致死低盐（27dLILS50）和高盐（40dUILS50）分别为17.90±0.40和42.06±0.42。巴非蛤对低氧的耐受性随温度升高和时间增加而降低,温度为25℃时,巴非蛤半致死溶解氧浓度（288hLC50）为 0.72 mg O2 L-1，30℃时巴非蛤 96hLC50 和 120hLC50分别为0.49和0.64 mg O2 L-1。与其他热带亚热带双壳类相比,巴非蛤对低温、低盐和低氧的耐受性较弱,而相比于潮下带双壳类,巴非蛤则具有较强的耐热性。4.波纹巴非蛤潜泥能力随规格的增大而增强,波纹巴非蛤幼贝比成体对底质粒径的选择范围更广,能在含沙率高达80%的底质条件下完成埋栖过程,而成体在底质含砂率≥40%时潜泥行为显着受阻。幼贝（壳长5-20mm）潜泥的最适温度范围分别为25-30℃,当温度<15℃或>34℃时,壳长小于5mm幼贝超过半数不能完成潜泥过程。底质的含水率和含沙率通过影响巴非蛤的埋栖深度来影响巴非蛤摄食和能量收支,在含水率≥40%或含沙率≤40%的泥质底质中,巴非蛤的埋栖深度分别显着大于其他底质条件,当巴非蛤埋栖深度为6.5cm时,清滤率和SFG最大,过浅或过深其清滤率和SFG均显着降低。这表明,波纹巴非蛤适宜栖息于泥沙质或泥质底质,同时其埋栖深度对巴非蛤摄食和生长有显着的影响。5.波纹巴非蛤耐干露能力随湿度增加而增强,15℃下巴非蛤耐干露能力最强,Lt50为131h干露超过6h,幼贝的潜泥行为会受显着影响,超过48h后幼贝全部死亡;干露时长超过24h成体恢复后的存活率会显着降低,超过48h,存活率低于50%;干露不超过24h不会影响成体潜泥表现,干露超过48h后恢复时成体的摄食和吸收功能显着受损,SFG为负值。干露胁迫下巴非蛤体内糖原含量显着降低,无氧代谢产物丙酮酸含量显着降低,足肌和外套膜琥珀酸含量在干露12h后显着升高,足肌乳酸在干露24h后显着升高;内脏团酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、过氧化氢活力分别在6h、12h和48h显着升高,丙二醛（MDA）含量在12h显着降低,超氧化物气化酶（SOD）活力在24h显着降低。以上结果表明,干露对波纹巴非蛤的存活、潜泥行为、摄食和生长均有不利影响,其幼贝和成体的干露运输适宜温度分别为20-24℃和15℃,干露时间分别以不超过6h和24h为宜。6.波纹巴非蛤埋栖较浅,不能躲避远洋梭子蟹的捕食危害,其对巴非蛤的捕食强度受水温显着影响,水温≤15℃时,远洋梭子蟹基本不捕食巴非蛤,当水温≥20℃时,远洋梭子蟹对巴非蛤的捕食强度随温度上升而迅速增加,远洋梭子蟹对巴非蛤的捕食具有显着的选择性和昼夜差异,对稚贝和小规格成体的选择性和摄食率显着高于大规格成体。在上述实验基础上,本文提出了提高底播波纹巴非蛤成活率的方法,即选择大规格的蛤苗在水温较低的秋、冬季进行底播。
刘嘉星[7]（2016）在《渤海湾围海造地对水动力、水交换影响的数值模拟研究》文中提出海岸带地区是陆地和海洋的重要交界面,具有巨大的生态和经济价值。渤海湾是我国渤海三个海湾之一,渤海湾海岸带是河北、天津和山东三个省市重点港口、工业园区以及其他涉海工程的集中地。近年来,渤海湾实施了一系列的围海造地工程,围海造地工程会影响渤海湾水动力、水交换能力,从而对海洋生态系统的调节能力、水体的自净能力、沿岸水体生态环境产生影响,因此研究围海造地工程对渤海湾水动力、水交换的影响是十分必要的。基于ROMS模型,建立了渤海湾三维水动力学模型,对模型的参数进行了率定,并通过渤海湾的实测数据对模型进行了验证,可以为进一步分析渤海湾水动力及水交换提供支持。利用验证过的渤海湾三维水动力学模型,分别对2003、2010年渤海湾岸线下的潮流场进行模拟,并利用嵌套网格的方法对2003、2010年天津港附近海域的潮流场进行精细模拟,分析了围海造地工程对渤海湾潮流场造成的影响,统计了渤海湾的纳潮量,结果表明:围海造地工程使渤海湾水动力整体减弱,东疆港东北部与汉沽之间海域、南疆港北部海域、临港工业区附近海域、南港附近海域最大涨潮流速分别减小0.10.18m/s、0.050.1m/s、0.10.18m/s、0.10.15m/s,最大落潮流速分别减小0.10.15m/s、0.050.1m/s、0.10.15m/s、0.10.15m/s,2010年渤海湾纳潮量较2003年减小了6.56%。基于对流扩散模型的结果,进一步用关联矩阵的方法对天津港近岸八个规划功能区域水交换进行了研究,对比分析了各区域2003年与2010年水交换,分析了围海造地工程对天津港毗邻海域水交换的影响,结果表明:围海造地工程导致天津港近岸水体的水交换能力减弱,30天时,东疆港东北部海域A2、天津大神堂牡蛎礁国家级海洋特别保护区A6、渤海中北部航运区A7的水交换能力变化不大,而旅游娱乐区A1水交换能力减弱22.17%,天津港港池A3水交换能力减弱14.85%,临港工业区航运区A4水交换能力减弱10.01%,南港排放口及航运区A5水交换能力减弱10.77%,天津东南部农渔业区A8的水交换能力减弱3.29%,并分析了水交换变化的原因,可以为进一步分析渤海湾污染物扩散、水质及水体生态环境变化提供支持。
刘洁[8]（2016）在《波浪作用下底泥特性及其质量输移研究》文中研究表明河口海岸黏性泥沙的流变特性、运动特性及其与波浪之间的相互作用对于预测和解决岸滩冲刷、淤积以及岸线变形起重要作用,因而具有重要的研究价值和广泛的应用价值。本论文将天津大港黏性粉沙质淤泥作为研究对象,通过试验和理论研究,系统的探索黏性泥沙的流变特性和运动规律。此外,本论文就波浪与底泥之间的相互作用建立两层数学模型,对幂律流底泥的质量输移速度进行了理论研究。为了解黏性泥沙的流变特性,对不同密度的泥样进行静态流变试验。根据试验结果,讨论不同密度黏性泥流的剪切应力随剪切率的变化关系;分别采用幂律流模型和Bingham塑性体模型对流变曲线进行拟合,得到不同密度黏性泥流对应的流变参数,继而分析流变参数与密度之间的关系。此外,为了解细颗粒泥沙的絮凝特性,对四组不同浓度的泥浆进行静水沉降试验,观察黏性泥沙沉降过程,并讨论黏性泥沙浓度对静水沉降速度的影响。为了了解波浪作用下黏性泥沙的起动规律,配置不同密度黏性泥流,进行表面波浪作用下的黏性泥沙起动试验。记录黏性泥沙起动时的临界波高,继而计算不同密度黏性泥沙的临界起动速度和临界起动切应力;分别分析黏性泥沙的临界起动速度和临界起动切应力与黏性泥沙密度之间的关系,并拟合它们之间的关系式,结果证明波浪作用下黏性泥沙的起动规律符合延伸希尔兹曲线。结合流变试验结果,建立临界起动切应力与宾汉屈服应力之间的关系。此外,将起动试验得到的临界起动切应力与文献中的结果进行对比验证,发现结果基本一致。为了研究波浪作用下底泥的质量输移速度,本文基于Euler坐标系统,建立波浪与底泥相互作用的两层理论模型:假设上层为水体,下层底泥由幂律流模型描述;波浪运动由作用在自由水表面上的周期性压力荷载驱动。基于浅水波和小变形假设,采用一种摄动分析法将问题展开到二阶,以便得到平均Euler速度。对于得到的一阶和二阶问题,分别通过数值迭代法和改进的五对角追赶法进行求解。根据数值计算结果,分析下层幂律流流动指数对二维流场、界面波高以及底泥质量输移速度的影响。此外,当自由水表面周期性压力发生改变时,分析二维流场、界面波高和底泥质量输移速度的变化。
戴佑明[9]（2015）在《一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究》文中研究指明近年来,全球能源供求日益紧张,环境保护与CO2减排的呼声越来越高,这极大地促进了清洁能源的开发和利用。波浪能是一种清洁能源,其转换技术也得到较大发展,多种不同类型的波浪能发电装置被提出,包括振荡水柱式波浪能发电装置、收缩波道式波浪能发电装置和振荡浮子式波浪能发电装置等。本文研究的是一种新型的漂浮式双浮体波浪能发电装置,它主要用于解决实际的海洋监测需要,可通过双浮体间的相对运动来驱动发电机,将波浪能转换为电能。本文通过频域和时域分析方法以及模型实验研究手段,研究了该双浮体波浪能发电装置的工作机理及其波能俘获特性。本文首先简要介绍了涉及本课题的一些基本理论:如线性波理论、随机波理论、浮体在波浪中的运动规律、水动力学商用软件AQWA、以及等比例模型实验等。其次,本文提出了可应用于海洋监测的一种新型的双浮体波浪能发电装置,介绍了其基本结构和发电原理。本文研究初始方案提出上浮体采用椭球体,下浮体为质量较重的球体,上下浮体之间通过拉绳连接,能量转换装置安装在椭球体内部。采用线性波浪理论,在仅考虑上下浮体做垂荡运动的情况下,假设能量输出系统是线性的,建立了双浮体波浪能发电装置频域运动方程,并以无阻尼的弹簧质量系统共振理论对能量转换装置的刚度与阻尼进行了优化,从数值分析结果可以发现该双浮体装置具有实际应用的可行性,本文还研制了一个相似尺寸模型并进行实验研究,实验结果表明规则波作用下该双浮体波浪能发电装置俘获宽度比较高。再次,针对本文数值分析得到最佳阻尼过小的问题,本文创造性地提出对双浮体系统添加约束。另外,本文研究的初始方案,上浮体采用椭球体,研究表明当入射波高较大时,拉绳将不绷紧,这在实际应用中是不允许的。因此,本文以拉绳绷紧为条件,分析了分别以圆柱体、椭圆柱体、球体、椭球体、圆锥体作为上浮体的性能,得出球体最符合设计要求的结论。从频域分析垂荡运动出发,推导了规则波作用下的最佳相位与阻尼条件,得到了系统吸收的最大能量,获取了双球体模型波浪能发电装置的频率响应函数,研究了能量输出系统参数对频率响应函数的影响,得到双球体系统在规则波和不规则波浪条件下的吸收能量。分析结果表明对规则波与不规则波,波浪频率或峰谱频率与固有频率接近时,系统输出能量较大。鉴于浮体在真实海域中一般有六个自由度运动,频域分析无法充分考虑非线性特性和控制对波浪能发电装置波能俘获特性的影响,本文还对双球体模型波浪能发电装置进行了时域模拟分析,考虑了多个自由度方向的运动。采用状态空间模型近似替代时域运动方程中卷积项方法,运用频域方法对系统进行参数识别,建立了频域识别步骤,推导了拉绳对浮体的作用力分量。本文对装置进行了时域运动仿真,研究了规则波与不规则波作用下不同周期与波高,不同能量输出系统参数对该双球体模型波浪能发电装置俘获波能的影响。本文推导了多自由度系统的十二个固有周期。对双球体模型波浪能发电装置吸收能量与仅考虑垂荡运动进行比较,得出两者分析结果高度一致性,也表明提出的双球体模型波浪能发电装置主要做垂荡运动的特性。最后,本文研制了双球体浮子相似模型,并实验研究了该波浪能发电装置的特性,得到了良好的结果数据。论文最后对全文进行了总结,并提出了今后的研究方向。
范世炜[10]（2015）在《基于OpenFOAM的河流入海口水动力关系研究》文中研究说明河流入海口是一个与广袤的海洋自由沟通且局部封闭的沿海水体,是江河汇入大海、从陆地到海洋、从淡水到咸水的过渡地带。受携带有大量泥沙的径流和潮汐等自然因素的影响形成的河口湾是世界上最具生产力的自然栖息地之一。因而许多有着河流入海口的海岸成为了人类居住最密集的地方,关于河流入海口的水动力机理的研究也成为人们最为关注的研究之一。由于河流入海口独有的河流与海洋交汇的环境,其底床泥沙会对波浪产生的重要影响,所以研究水流和泥沙的相互作用也成为了入海口地区港口与航道工程十分关心的问题。自由表面这个问题与船舶行驶的快速性、稳定性和操纵性等密切相关,通过自由表面的数值模拟,可以更好地把握水流运动特性,为船体等结构的设计提供一定的理论指导,同时也能增强水利工程的可靠性和稳定性。河流从上游到下游,在整个连续的流动过程中任何一处都在进行着搬运与沉积的过程,到达入海口时,在海洋动力作用下速度骤然下降,搬运的泥沙等会在河口附近沉积形成三角洲,这也是海岸工程和环境研究等需要考虑的问题。OpenFOAM是计算流体力学的一个开源软件包,与大多数商业软件一样,分为三个模块：前处理、求解器、后处理。采用有限体积法来求解偏微分方程,并根据C++运算符重载的特点,编译后代码为微积分方程的描述上大为简化,在描述物理问题时更加自然。作为一个开放源代码的软件包,OpenFOAM已经预编译了许多求解器、应用工具和模型等,大大提高了效率和用户程序的可延续性。所以本文采用OpenFOAM来求解河流入海口的水动力问题。基于CFD的开源程序库OpenFOAM中的interFoam求解器,研究了一个三维河床两相自由表面流的数值模型。运用了大波模拟（LES）的湍流模型并使用了流体体积法（VOF）来追踪自由表面。为了研究与预测入海口处夹缝沉积形成有关的入海口的流动模式,主要研究了关于雷诺数和河床斜面的影响。观察到相同的雷诺数情况下,斜坡越长,自由表面波动越剧烈,含氧率也跟着提高；相同斜坡长度时,雷诺数越大,自由表面波动越剧烈,含氧率相应提高。基于OpenFOAM的interMixingfoam求解器构建了一个多相流模型,对河流入海口后泥质海岸线上水体在泥质海床上的传播进行了数值研究,同时对底泥在海床上的传播也进行了研究。通过改变底泥粘度、底泥密度和河流进口的速度,研究了不同特征参数的底泥对水体与底泥在泥床上变化的影响,重点关注了水体的流动的形态、对应的水泥界面响应在其中所起的作用。本文旨在构建一个可适用于一般情况的水体与泥质海床相互作用问题的数值模型,用于观察不同性质底泥和不同入海口流量带来的影响。研究表明,在不同的泥质情况下混泥水运动衰减程度随着底泥由软变硬而先增大后减小,其中较硬泥对于流体的衰减作用最大。在不同河水进口速度时河水进口速度与底泥进口速度越大,引起的泥水混合越加剧烈,导致底泥被托抬。
二、Numerical Modeling of Water Wave Interaction with A Soft Mud Bed（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Numerical Modeling of Water Wave Interaction with A Soft Mud Bed（论文提纲范文）
（1）波浪力作用下跨海桥梁动力反应及疲劳损伤研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 理论研究现状 |
| 1.2.2 波浪力研究现状 |
| 1.2.2.1 小尺度结构物波浪力 |
| 1.2.2.2 大尺度结构物波浪力 |
| 1.2.3 模型试验研究现状 |
| 1.2.4 数值模拟研究现状 |
| 1.2.5 疲劳损伤研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 2 随机波浪作用下群桩基础模型试验 |
| 2.1 试验设备 |
| 2.2 模型设计 |
| 2.2.1 比尺及相似准则 |
| 2.2.2 试验比尺选取 |
| 2.3 模型制作及安装 |
| 2.3.1 群桩基础原型 |
| 2.3.2 模型制作 |
| 2.3.3 模型安装 |
| 2.4 试验设计 |
| 2.4.1 波浪谱选取 |
| 2.4.2 波浪谱能量 |
| 2.4.3 随机波浪工况 |
| 2.4.4 模型试验工况 |
| 2.4.5 试验合理性说明 |
| 2.4.6 试验结果 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 波浪荷载作用下连续梁桥的振动响应分析 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 桥梁结构简介 |
| 3.3 桥梁结构模型 |
| 3.3.1 动水作用 |
| 3.3.2 桩土相互作用 |
| 3.3.3 桥梁有限元模型 |
| 3.3.4 模态分析及阻尼计算 |
| 3.4 波浪力时程及荷载施加 |
| 3.5 结果分析 |
| 3.5.1 水位的影响 |
| 3.5.2 不同波浪入射波角度的影响 |
| 3.5.3 不同加载方式的影响 |
| 3.5.4 墩高的影响 |
| 3.5.5 水深影响 |
| 3.5.6 土体强度影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 波浪作用下桥梁结构疲劳损伤研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 疲劳损伤评估应用的方法 |
| 4.2.1 时域疲劳损伤评估方法 |
| 4.2.2 雨流计数法 |
| 4.2.3 S-N曲线 |
| 4.2.4 累计疲劳损伤指标 |
| 4.3 波浪作用下桥梁结构疲劳损伤分析 |
| 4.3.1 算例工况 |
| 4.3.2 应力时程 |
| 4.3.3 疲劳损伤计算结果分析 |
| 4.3.4 土体强度影响 |
| 4.3.5 水深影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）渤海新区海岸带陆源入海污染分布特性与海域水环境研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 研究现状及进展 |
| 1.2.1 陆源污染物负荷估算的研究 |
| 1.2.2 水动力数学模型的研究 |
| 1.2.3 污染物迁移数学模型的研究 |
| 1.2.4 海域环境分区的研究 |
| 1.3 渤海新区海岸带概况 |
| 1.3.1 自然环境特征 |
| 1.3.2 社会经济状况 |
| 1.3.3 陆源排污与海水水质状况 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 海岸带陆源入海污染物迁移计算模式的建立 |
| 2.1 计算框架 |
| 2.2 地面径流模型 |
| 2.2.1 河网水动力数学模型 |
| 2.2.2 网格及汇水区的划分 |
| 2.3 污染物负荷估算模型 |
| 2.3.1 点源污染负荷 |
| 2.3.2 非点源污染负荷 |
| 2.3.3 各类别污染源强汇总与分析 |
| 2.3.4 污染物源强分布计算 |
| 2.4 海域水动力与污染物迁移数学模型 |
| 2.4.1 控制方程 |
| 2.4.2 计算网格的剖分 |
| 2.4.3 数值计算方法的选择 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 高精度有限体积数学模型的研究 |
| 3.1 二维浅水流动数学模型 |
| 3.1.1 Godunov型有限体积法 |
| 3.1.2 数值通量计算 |
| 3.1.3 空间数值重构与限制器函数 |
| 3.1.4 时间二阶积分 |
| 3.1.5 底坡项与摩阻项的处理 |
| 3.1.6 边界条件 |
| 3.1.7 干湿边界处理技术 |
| 3.2 污染物迁移扩散数学模型 |
| 3.2.1 方程的离散 |
| 3.2.2 高精度的对流项离散 |
| 3.2.3 二阶精度的扩散项离散 |
| 3.3 经典算例验证 |
| 3.3.1 L形弯道二维溃坝水流问题 |
| 3.3.2 混合流算例 |
| 3.3.3 非平底溃坝水流问题 |
| 3.3.4 均匀浓度的非平底溃坝水流-输运问题 |
| 3.3.5 非均匀浓度的非平底溃坝水流-输运问题 |
| 3.3.6 物质纯对流问题 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 渤海新区海域水动力数学模型的建立 |
| 4.1 模型的建立 |
| 4.1.1 计算域与网格的剖分 |
| 4.1.2 模型参数设定 |
| 4.1.3 模型计算条件 |
| 4.2 模型的率定 |
| 4.3 模型的验证 |
| 4.4 模拟结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 渤海新区海域污染物迁移扩散及分布特性分析 |
| 5.1 污染物迁移扩散数学模型的建立 |
| 5.1.1 降解系数的确定 |
| 5.1.2 模型计算条件 |
| 5.1.3 污染物源强概述 |
| 5.2 模型的验证 |
| 5.3 污染物迁移扩散数值模拟 |
| 5.3.1 风况设定 |
| 5.3.2 污染物时空分布分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于污染分布特性的渤海新区海域水环境承载力分析 |
| 6.1 分区单元的划定 |
| 6.2 各分区单元污染物浓度汇总 |
| 6.3 水环境承载力评估 |
| 6.3.1 评估方法与标准 |
| 6.3.2 评估结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（3）水下爆炸冲击荷载作用下高桩码头的动力响应特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冲击波传播过程的流场特性 |
| 1.2.2 水下爆炸对结构冲击作用的研究 |
| 1.3 目前存在的不足 |
| 1.4 论文主要研究内容及意义 |
| 第二章 水下爆炸基本理论 |
| 2.1 水中爆炸基本现象 |
| 2.1.1 冲击波传播 |
| 2.1.2 气泡运动和空化效应 |
| 2.2 冲击波基本理论 |
| 2.2.1 爆轰波C-J理论 |
| 2.2.2 水中冲击波基本方程与状态参数 |
| 2.2.3 水中冲击波压力的计算 |
| 2.3 水下爆炸经验公式和爆炸荷载特性 |
| 2.4 LS-DYNA与ALE算法的基本理论 |
| 2.4.1 ALE描述下流体动力学方程的建立 |
| 2.4.2 Lagrange-Euler流固耦合算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 浅水爆炸下冲击波传播特性 |
| 3.1 软件简介 |
| 3.2 数值模型建模方法 |
| 3.2.1 单元选择 |
| 3.2.2 材料模型 |
| 3.2.3 沙漏控制 |
| 3.3 无限域水下爆炸数值模拟 |
| 3.3.1 无限水域数值模型和相关参数 |
| 3.3.2 计算结果分析及数值验证 |
| 3.4 近水面水下爆炸数值模拟 |
| 3.4.1 近水面水下爆炸数值模型建立和相关参数 |
| 3.4.2 近自由面水下爆炸基本物理过程 |
| 3.5 边界条件对冲击波压力峰值的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 爆炸冲击下框架码头的动力学特性 |
| 4.1 材料本构模型 |
| 4.1.1 混凝土动力损伤本构模型 |
| 4.1.2 岩石材料模型 |
| 4.2 水下爆炸冲击作用下高桩码头的数值模拟分析 |
| 4.2.1 码头框架模型的描述和数值模型建立 |
| 4.2.2 冲击波在水和码头结构间的传播特性 |
| 4.2.3 水下爆炸冲击作用下码头结构的毁伤特性 |
| 4.2.4 码头结构动力响应特性分析 |
| 4.3 不同工况下炸药对码头结构损伤破坏的影响 |
| 4.3.1 炸药起爆距离对码头结构损伤破坏的影响 |
| 4.3.2 炸药起爆深度对码头结构损伤破坏的影响 |
| 4.3.3 炸药起爆当量对码头结构损伤破坏的影响 |
| 4.4 综合分析 |
| 4.4.1 无量纲化的压力峰值分析 |
| 4.4.2 峰值压力变化分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A (攻读学位期间发表论文目录) |
（4）踩踏式除草机器人结构优化与除草性能评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外除草方法的研究现状 |
| 1.2.2 国内外除草机器人结构的研究现状 |
| 1.2.3 株间机械除草技术的研究现状 |
| 1.2.4 除草过程分析的研究现状 |
| 1.2.5 除草性能的研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 踩踏式除草机器人的优化设计 |
| 2.1 第一代机器人存在的问题及分析 |
| 2.1.1 机器人整机结构与存在的问题 |
| 2.1.2 沉陷和打滑的问题分析 |
| 2.1.3 侧翻的问题分析 |
| 2.2 机器人结构的优化 |
| 2.2.1 总体布局优化 |
| 2.2.2 模块优化设计 |
| 2.2.3 轻量化设计 |
| 2.3 机器人驱动系统的优化 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 除草过程有限元模型的建立 |
| 3.1 机器人有限元模型的建立 |
| 3.1.1 机器人的三维模型 |
| 3.1.2 机器人的有限元模型 |
| 3.2 水田土壤有限元模型的建立 |
| 3.2.1 土壤的力学分析与定量描述 |
| 3.2.2 水田土壤的有限元模型 |
| 3.3 机器人与水田土壤模型耦合关系的确定 |
| 3.3.1 耦合模型单元算法和约束的确定 |
| 3.3.2 模型载荷的数学描述 |
| 3.3.3 耦合关系的确立 |
| 3.3.4 模型求解与控制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 除草性能的有限元分析 |
| 4.1 踩踏过程的动态行为分析 |
| 4.1.1 应力场分析 |
| 4.1.2 流场分析 |
| 4.2 除草性能的影响因素与评价方法 |
| 4.2.1 影响除草性能的因素 |
| 4.2.2 评价方法 |
| 4.3 仿真方法 |
| 4.3.1 影响因素参数的选取 |
| 4.3.2 评价函数的数学描述 |
| 4.3.3 仿真方法 |
| 4.4 各因素对除草性能的影响 |
| 4.4.1 履带前倾角的影响 |
| 4.4.2 运动速度的影响 |
| 4.4.3 水层深度的影响 |
| 4.5 各因素对除草性能影响的正交试验与分析 |
| 4.5.1 各影响因素对除草性能的极差分析 |
| 4.5.2 各影响因素对除草性能的方差分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 机器人实验研究 |
| 5.1 优化后机器人工作性能实验 |
| 5.1.1 转弯实验 |
| 5.1.2 越障实验 |
| 5.2 除草性能实验 |
| 5.2.1 实验原理 |
| 5.2.2 实验材料 |
| 5.2.3 实验因素和实验指标 |
| 5.2.4 运动速度因素的实验研究 |
| 5.3 除草性能实验结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）基于无网格方法的仿海蟹机器人游动性能分析及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的及仿生机器人研究现状 |
| 1.1.1 课题研究目的及意义 |
| 1.1.2 仿生机器人研究现状 |
| 1.2 仿生机器人游动研究进展 |
| 1.2.1 理论仿真研究 |
| 1.2.2 实验研究 |
| 1.3 光滑粒子流体动力学(SPH)方法研究及现状 |
| 1.3.1 SPH方法介绍 |
| 1.3.2 SPH方法发展与应用 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 第2章 SPH方法在机器人流域中的应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 仿海蟹机器人游动有限元基本理论 |
| 2.2.1 机器人游动的非线性求解方法 |
| 2.2.2 仿海蟹机器人-流域的联立求解 |
| 2.3 仿海蟹机器人游动的SPH流体计算 |
| 2.3.1 SPH方法核心思想 |
| 2.3.2 游动流域的积分表示 |
| 2.3.3 游动流域的粒子表示 |
| 2.3.4 流域中流体的控制方程 |
| 2.4 机器人游动的SPH的算法改进 |
| 2.4.1 仿海蟹机器人计算域中的核函数改进 |
| 2.4.2 流域中的光滑长度的改进 |
| 2.4.3 改进后流体的控制方程表达 |
| 2.5 仿海蟹机器人游动边界的处理 |
| 2.5.1 仿海蟹机器人交界面上的粒子处理方法 |
| 2.5.2 仿海蟹机器人流域边界上的粒子处理方法 |
| 2.5.3 基于SPH的机器人游动算法流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 仿海蟹机器人游动动力学建模 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仿海蟹机器人游动方案设计 |
| 3.2.1 生物运动观测平台搭建 |
| 3.2.2 海蟹游泳足生理结构分析 |
| 3.2.3 仿海蟹机器人游泳桨结构设计 |
| 3.2.4 仿海蟹机器人总体结构设计 |
| 3.2.5 仿海蟹机器人结构简化模型设计 |
| 3.3 仿海蟹机器人游泳桨运动规律的规划及关节建模 |
| 3.3.1 仿海蟹机器人游泳桨运动规律规划 |
| 3.3.2 仿海蟹机器人运动关节的建模 |
| 3.4 机器人游动步态动力学分析 |
| 3.4.1 游动模式及步态定义 |
| 3.4.2 升力模式同步步态动力学分析 |
| 3.4.3 阻力模式同步步态动力学分析 |
| 3.5 整机游动动力学方程的建立 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 仿海蟹机器人游动数值仿真 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数值计算理论 |
| 4.2.1 数值求解方法 |
| 4.2.2 流域粒子的布置 |
| 4.3 运动参数对水动力性能影响 |
| 4.3.1 拍动频率的影响 |
| 4.3.2 摇翼幅值的影响 |
| 4.4 直航游动仿真 |
| 4.4.1 升力模式同步步态游动仿真 |
| 4.4.2 阻力模式同步步态游动仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 仿海蟹机器人游动实验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样机研制及实验平台搭建 |
| 5.2.1 仿海蟹机器人游动样机 |
| 5.2.2 实验系统安装 |
| 5.2.3 实验平台 |
| 5.2.4 实验准备工作 |
| 5.3 数值计算与实验结果对比分析 |
| 5.3.1 实验数据采集与处理 |
| 5.3.2升力模式同步步态游动实验 |
| 5.3.3阻力模式同步步态游动实验 |
| 5.4 仿海蟹机器人游泳桨水动力性能实验研究 |
| 5.4.1 机器人游泳桨游动参数水动力性能影响 |
| 5.4.2 机器人游泳桨结构参数水动力性能影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
（6）波纹巴非蛤生理生态学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 波纹巴非蛤介绍 |
| 1.1.1 波纹巴非蛤生物学 |
| 1.1.2 波纹巴非蛤产业及养殖现状 |
| 1.1.3 波纹巴非蛤研究现状 |
| 1.1.4 波纹巴非蛤种群变动分析及其资源保护对策 |
| 1.2 滤食性双壳类摄食生理研究进展 |
| 1.2.1 滤食性双壳类摄食器官组织学 |
| 1.2.2 滤食性双壳类摄食机制 |
| 1.2.3 滤食性双壳类的颗粒保留与选择 |
| 1.2.4 滤食性双壳类的摄食调节 |
| 1.3 双壳类能量学及研究进展 |
| 1.3.1 双壳类能量收支方程及研究方法 |
| 1.3.2 环境因子对能量收支的影响 |
| 1.3.3 贝类能量学研究意义及应用 |
| 1.4 底质对埋栖型双壳类埋栖行为和生理影响的研究进展 |
| 1.4.1 底质对埋栖型双壳类潜泥行为的影响 |
| 1.4.2 环境因子对埋栖双壳类潜泥行为的影响 |
| 1.4.3 底质对埋栖型双壳类生理及能量收支的影响 |
| 1.5 干露胁迫对海洋贝类生理影响的研究进展 |
| 1.5.1 干露胁迫对海洋贝类生长、存活的影响 |
| 1.5.2 干露胁迫对海洋贝类呼吸代谢和能量代谢的影响 |
| 1.5.3 干露胁迫对水生动物抗氧化系统的影响 |
| 1.6 敌害生物对双壳类的捕食作用研究进展 |
| 1.6.1 敌害生物对海洋贝类的危害 |
| 1.6.2 水温对敌害生物捕食双壳类的影响 |
| 1.6.3 敌害生物对双壳类的捕食选择 |
| 1.7 本研究的意义和内容 |
| 1.7.1 研究意义 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 第二章 悬浮颗粒物对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 2.1 材料和方法 |
| 2.1.1 样品采集和暂养 |
| 2.1.2 不同悬浮颗粒物的制备 |
| 2.1.3 摄食生理实验方法 |
| 2.1.4 摄食参数 |
| 2.1.5 实验设计和方法 |
| 2.1.6 数据分析 |
| 2.2 结果 |
| 2.2.1 波纹巴非蛤假粪阈值 |
| 2.2.2 波纹巴非蛤最低滤除浓度研究 |
| 2.2.3 波纹巴非蛤对粘土颗粒的摄食选择 |
| 2.2.4 波纹巴非蛤对不同粒径浮游单胞藻的摄食选择 |
| 2.2.5 波纹巴非蛤对不同浓度和质量悬浮颗粒的摄食响应 |
| 2.2.6 波纹巴非蛤对不同浓度和POM悬浮颗粒的能量收支 |
| 2.3 讨论 |
| 第三章 环境因子及规格对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 3.1 材料和方法 |
| 3.1.1 样品采集和暂养 |
| 3.1.2 实验设置和方法 |
| 3.1.3 数据分析 |
| 3.2 结果 |
| 3.2.1 温度对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 3.2.2 盐度对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 3.2.3 海洋酸化对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 3.2.4 溶解氧对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 3.2.5 不同规格波纹巴非蛤的摄食生理和能量收支特征 |
| 3.2.6 温度、盐度和溶解氧3种环境因子对波纹巴非蛤清滤率和SFG影响的响应曲面分析 |
| 3.3 讨论 |
| 第四章 波纹巴非蛤对几种环境因子的耐受性研究 |
| 4.1 材料和方法 |
| 4.1.1 样品采集和暂养 |
| 4.1.2 实验设置和方法 |
| 4.1.3 数据分析 |
| 4.2 结果 |
| 4.2.1 波纹巴非蛤的致死温度、盐度 |
| 4.2.2 波纹巴非蛤对低氧耐受性研究 |
| 4.2.3 基于心率的波纹巴非蛤耐热性评测 |
| 4.3 讨论 |
| 第五章 底质对波纹巴非蛤潜泥行为、摄食生理和能量收支的影响 |
| 5.1 材料和方法 |
| 5.1.1 样品采集和暂养 |
| 5.1.2 实验设置和方法 |
| 5.1.3 数据分析 |
| 5.2 结果 |
| 5.2.1 温度和盐度对不同规格波纹巴非蛤幼贝潜泥行为的影响 |
| 5.2.2 底质含水率对波纹巴非蛤幼贝和成体潜泥行为的影响 |
| 5.2.3 底质组分对波纹巴非蛤幼贝和成体潜泥行为的影响 |
| 5.2.4 底质含水率和组分对波纹巴非蛤成体埋栖深度的影响 |
| 5.2.5 不同含水率泥质对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 5.2.6 底质组分对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 5.2.7 埋栖深度对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 5.3 讨论 |
| 第六章 干露对波纹巴非蛤潜泥行为和生理生态的影响 |
| 6.1 材料和方法 |
| 6.1.1 样品采集和暂养 |
| 6.1.2 实验设置和方法 |
| 6.1.3 数据分析 |
| 6.2 结果 |
| 6.2.1 波纹巴非蛤的干露耐受性研究 |
| 6.2.2 干露对波纹巴非蛤幼贝潜泥行为的影响 |
| 6.2.3 干露对波纹巴非蛤成体潜泥行为的影响 |
| 6.2.4 干露及恢复对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 6.2.5 干露对波纹巴非蛤体成分的影响 |
| 6.2.6 干露对波纹巴非蛤无氧代谢的研究 |
| 6.2.7 干露对波纹巴非蛤免疫指标的影响 |
| 6.3 讨论 |
| 第七章 远洋梭子蟹对波纹巴非蛤的捕食作用及对巴非蛤潜泥行为和摄食生理的影响 |
| 7.1 材料和方法 |
| 7.1.1 样品采集和暂养 |
| 7.1.2 实验设置和方法 |
| 7.1.3 数据分析 |
| 7.2 结果 |
| 7.2.1 三种敌害生物对波纹巴非蛤的捕食作用 |
| 7.2.2 水温对远洋梭子蟹捕食波纹巴非蛤的影响 |
| 7.2.3 远洋梭子蟹对波纹巴非蛤的捕食选择 |
| 7.2.4 远洋梭子蟹幼蟹对波纹巴非蛤幼贝的捕食作用 |
| 7.2.5 远洋梭子蟹对波纹巴非蛤潜泥行为的影响 |
| 7.2.6 远洋梭子蟹对波纹巴非蛤摄食生理和能量收支的影响 |
| 7.3 讨论 |
| 第八章 论文的主要结论和创新点 |
| 8.1 论文的主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间参与的科研项目及研究论文 |
| 致谢 |
（7）渤海湾围海造地对水动力、水交换影响的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 字母注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 渤海湾自然特征与围海造地工程 |
| 1.2.1 渤海湾自然特征 |
| 1.2.2 渤海湾围海造地工程 |
| 1.3 海湾水动力数值模拟研究现状 |
| 1.3.1 海湾潮流场的数值模拟 |
| 1.3.2 海湾纳潮量的统计 |
| 1.4 海湾水交换数值模拟研究进展 |
| 1.5 渤海湾水动力、水交换数值模拟研究现状 |
| 1.6 本文主要工作 |
| 第二章 ROMS三维水动力学模型 |
| 2.1 正交曲线网格及垂向坐标系 |
| 2.1.1 正交曲线网格 |
| 2.1.2 垂向坐标系 |
| 2.2 内外模式耦合 |
| 2.3 ROMS边界条件 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 渤海湾潮流模型的验证 |
| 3.1 模型设置 |
| 3.2 波形传播检验 |
| 3.3 实测数据的验证 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 岸线变化对渤海湾水动力的影响 |
| 4.1 渤海湾岸线变化及潮流特点 |
| 4.2 渤海沿岸围海造地对潮流的影响 |
| 4.3 围海造地对渤海湾纳潮量的影响 |
| 4.4 天津港沿岸围海造地对毗邻海域潮流的影响 |
| 4.4.1 计算结果准确性的验证 |
| 4.4.2 天津港毗邻海域三维流速特性 |
| 4.4.3 围海造地对毗邻海域潮流的影响 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 岸线变化对天津港毗邻海域水交换的影响 |
| 5.1 海湾水交换关联矩阵的方法概述 |
| 5.1.1 关联矩阵定义 |
| 5.1.2 关联矩阵的计算方法 |
| 5.2 岸线变化对水交换的影响 |
| 5.2.1 天津近岸水交换研究区域的划分 |
| 5.2.2 天津近岸水交换特性分析 |
| 5.2.3 围海造地对天津近岸水交换的影响 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（8）波浪作用下底泥特性及其质量输移研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 河口黏性泥沙的运动特性 |
| 1.3 河口黏性泥沙的群体特性 |
| 1.4 波浪与黏性泥沙相互作用 |
| 1.4.1 河口黏性泥沙的流变特性 |
| 1.4.2 流变模型 |
| 1.4.3 波浪作用下黏性泥沙的质量输移 |
| 1.5 本文的主要工作 |
| 第二章 河口黏性泥沙特性 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 流变试验 |
| 2.2.1 试验泥样 |
| 2.2.2 试验设备 |
| 2.2.3 试验条件 |
| 2.3 流变试验结果分析 |
| 2.3.1 剪切应力与剪切速率的关系 |
| 2.3.2 黏滞系数与剪切速率的关系 |
| 2.4 确定流变参数 |
| 2.5 黏性泥沙的静水沉降试验 |
| 2.5.1 试验设备与方法 |
| 2.5.2 沉降过程 |
| 2.6 静水沉降试验结果分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 行进波作用下黏性泥沙临界起动试验研究 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 行进波作用下黏性泥沙起动试验 |
| 3.2.1 试验条件 |
| 3.2.2 试验现象 |
| 3.3 试验结果分析 |
| 3.3.1 黏性泥沙起动公式 |
| 3.3.2 不同密度黏性泥沙起动临界速度 |
| 3.3.3 不同密度黏性泥沙起动临界切应力 |
| 3.4 试验结果验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 波浪作用下底泥质量输移理论研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 模型选取 |
| 4.3 数学方程 |
| 4.3.1 基本方程 |
| 4.3.2 边界条件 |
| 4.3.3 无量纲化 |
| 4.4 一阶问题 |
| 4.4.1 运动方程 |
| 4.4.2 边界条件 |
| 4.4.3 方程求解 |
| 4.5 二阶问题 |
| 4.5.1 运动方程 |
| 4.5.2 边界条件 |
| 4.5.3 方程求解 |
| 4.6 质量输移 |
| 4.7 数值求解 |
| 4.7.1 离散格式 |
| 4.7.2 一阶问题 |
| 4.7.3 二阶问题 |
| 4.8 结果分析 |
| 4.8.1 一阶流场分析 |
| 4.8.2 波高分析 |
| 4.8.3 质量输移速度 |
| 4.9 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（9）一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 海洋波浪能概述 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 波浪能发电装置概述 |
| 1.3 波浪能发电技术难点与研究热点 |
| 1.3.1 波浪能发电技术难点 |
| 1.3.2 波浪能发电技术研究热点 |
| 1.4 本课题的研究内容 |
| 1.4.1 课题的提出 |
| 1.4.2 课题研究的内容 |
| 1.4.3 课题的创新点 |
| 第二章 波浪模型、频域运动模型以及实验模型的建立 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 波浪模型 |
| 2.2.1 规则波模型 |
| 2.2.2 不规则波模型 |
| 2.3 浮体在波浪中的频域运动模型 |
| 2.3.1 单自由浮体在波浪中的运动 |
| 2.3.2 双自由浮体在波浪中的运动 |
| 2.3.3 双相连浮体在波浪中的运动 |
| 2.4 水动力学商用软件AQWA简介 |
| 2.5 等比例模型实验 |
| 2.5.1 原型尺寸和模型尺寸 |
| 2.5.2 相似准则 |
| 2.5.3 数据采集过程简介 |
| 2.6 结论 |
| 第三章 方案设计、理论分析与实验验证 |
| 3.1 新型双浮体波浪能发电装置 |
| 3.1.1 新型双浮体波浪能发电装置的设计与特点 |
| 3.1.2 新型双浮体波浪能发电装置的工作原理 |
| 3.2 理论与频域数值分析 |
| 3.2.1 静态分析 |
| 3.2.2 频域数学模型 |
| 3.2.3 数值分析结果 |
| 3.3 等比例模型实验 |
| 3.3.1 实验模型结构 |
| 3.3.2 实验结果 |
| 3.4 结论 |
| 第四章 波浪能发电装置浮体优化与频域研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 浮体优化条件的建立 |
| 4.2.1 静平衡条件 |
| 4.2.2 约束、相位和阻尼条件 |
| 4.2.3 绳子的绷紧条件 |
| 4.2.4 设计的波浪要素 |
| 4.3 上浮体形状的优化分析 |
| 4.3.1 圆柱体 |
| 4.3.2 椭圆柱体 |
| 4.3.3 球体 |
| 4.3.4 椭球体 |
| 4.3.5 圆锥体 |
| 4.3.6 优化分析结果 |
| 4.4 双球体模型波浪能发电装置的频域研究 |
| 4.4.1 波浪载荷计算 |
| 4.4.2 频域响应函数 |
| 4.4.3 规则波与不规则波分析 |
| 4.4.3.1 规则波分析 |
| 4.4.3.2 不规则波分析 |
| 4.5 结论 |
| 第五章 时域建模与双球体模型波浪能发电装置实验研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 时域分析对象 |
| 5.3 时域模型的建立 |
| 5.3.1 多自由度时域运动方程 |
| 5.3.2 时延函数的性质 |
| 5.3.3 基于频域识别的状态空间替代模型 |
| 5.3.3.1 线性系统 |
| 5.3.3.2 线性系统的时域模型 |
| 5.3.3.3 传递函数与频率响应函数 |
| 5.3.3.4 频域参数识别 |
| 5.3.3.5 频域识别步骤 |
| 5.4 拉绳对上下浮体的作用力 |
| 5.5 频域识别结果与精度 |
| 5.5.1 纵荡和垂荡运动的频域识别 |
| 5.5.1.1 纵荡运动的频域识别结果 |
| 5.5.1.2 垂荡运动的频域识别结果 |
| 5.5.2 状态空间替代模型精度的验证 |
| 5.6 上下球体的运动过程分析 |
| 5.6.1 规则波作用下浮体的运动过程分析 |
| 5.6.2 不规则波作用下浮体的运动过程分析 |
| 5.7 波高和周期对系统吸收能量的影响 |
| 5.7.1 周期一定，波高变化 |
| 5.7.2 波高一定，周期变化 |
| 5.8 PTO刚度和阻尼对系统吸收能量的影响 |
| 5.9 等比例模型实验 |
| 5.9.1 双球体模型结构 |
| 5.9.2 实验结果 |
| 5.9.2.1 波高与输出电压变化曲线 |
| 5.9.2.2 输出功率与效率随周期和波高变化 |
| 5.9.2.3 输出功率与效率随刚度和负载变化 |
| 5.9.2.4 输出功率与效率随质量和吃水变化 |
| 5.10 结论 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要研究工作总结及结论 |
| 6.2 进一步研究工作与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）基于OpenFOAM的河流入海口水动力关系研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1. 绪论 |
| 1.1 河流入海口研究背景 |
| 1.1.1 河流入海口自由表面的研究背景 |
| 1.1.2 河流入海口水体与海床相互作用的研究背景 |
| 1.1.3 国内外研究现状 |
| 1.2 OpenFOAM概况 |
| 1.2.1 OpenFOAM简介 |
| 1.2.2 OpenFOAM应用 |
| 1.3 全文安排 |
| 2. 数值模型的基本理论 |
| 2.1 多相流控制方程 |
| 2.2 湍流模型 |
| 2.3 数值离散 |
| 2.3.1 空间域离散 |
| 2.3.2 时间域离散 |
| 2.4 界面追踪方法 |
| 3. 河流入海口自由表面的研究 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 数值模型 |
| 3.2.1 流体基本控制方程 |
| 3.2.2 有限体积法 |
| 3.2.3 The Volume of Fluid |
| 3.2.4 湍流模型 |
| 3.3 几何模型与结果分析 |
| 3.3.1 模型与边界设置 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 总结 |
| 4 入海口水流与底泥相互作用的研究 |
| 4.1 河流入海口研究背景 |
| 4.2 数值模型 |
| 4.2.1 流体基本控制方程 |
| 4.2.2 流体体积法 |
| 4.2.3 有限体积法 |
| 4.2.4 柯朗数 |
| 4.3 模型与结果 |
| 4.3.1 几何模型 |
| 4.4 总结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间主要的科研成果 |
四、Numerical Modeling of Water Wave Interaction with A Soft Mud Bed（论文参考文献）
- [1]波浪力作用下跨海桥梁动力反应及疲劳损伤研究[D]. 陈连鑫. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]渤海新区海岸带陆源入海污染分布特性与海域水环境研究[D]. 唐星辰. 天津大学, 2020(01)
- [3]水下爆炸冲击荷载作用下高桩码头的动力响应特性数值研究[D]. 彭雄. 长沙理工大学, 2020(07)
- [4]踩踏式除草机器人结构优化与除草性能评价[D]. 王凯. 华南理工大学, 2019(01)
- [5]基于无网格方法的仿海蟹机器人游动性能分析及实验研究[D]. 李雪. 哈尔滨工程大学, 2019(03)
- [6]波纹巴非蛤生理生态学研究[D]. 张鹏飞. 厦门大学, 2018(06)
- [7]渤海湾围海造地对水动力、水交换影响的数值模拟研究[D]. 刘嘉星. 天津大学, 2016(02)
- [8]波浪作用下底泥特性及其质量输移研究[D]. 刘洁. 天津大学, 2016(07)
- [9]一种漂浮式双浮体波浪能发电装置的研究[D]. 戴佑明. 华南理工大学, 2015(12)
- [10]基于OpenFOAM的河流入海口水动力关系研究[D]. 范世炜. 浙江师范大学, 2015(02)