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随机波浪力连续场的降维模拟

吕康玄 刘章军

吕康玄,刘章军. 随机波浪力连续场的降维模拟[J]. 水利水运工程学报,2020(5):1-7 doi:  10.12170/20190505002
引用本文: 吕康玄,刘章军. 随机波浪力连续场的降维模拟[J]. 水利水运工程学报,2020(5):1-7 doi:  10.12170/20190505002
(LÜ Kangxuan, LIU Zhangjun. Dimension-reduction simulation for continuous random wave force field[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 1-7. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190505002
Citation: (LÜ Kangxuan, LIU Zhangjun. Dimension-reduction simulation for continuous random wave force field[J]. Hydro-Science and Engineering, 2020(5): 1-7. (in Chinese)) doi:  10.12170/20190505002

随机波浪力连续场的降维模拟

doi: 10.12170/20190505002
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51978543;51778343)
详细信息
    作者简介:

    吕康玄(1994—),男,江苏丰县人,硕士研究生,主要从事随机波浪模拟研究。E-mail:kxlv@qq.com

    通讯作者:

    刘章军(E-mail:liuzhangjun73@aliyun.com

  • 中图分类号: P731.22; O324

Dimension-reduction simulation for continuous random wave force field

  • 摘要: 根据水质点的水平速度和加速度过程的功率谱密度,利用线性化的Morison方程,从平稳随机过程自相关函数的角度推导了随机波浪力的功率谱密度函数。在平稳随机过程的源谱表达基础上,通过将标准正交随机变量集定义为仅含1个基本随机变量的正交函数形式,实现了随机波浪力连续场的降维模拟。同时,结合快速傅里叶变换(FFT)技术,给出了随机波浪力连续场降维模拟的快速算法。应用该方法对某一单个小尺度直立圆柱桩所受的随机波浪力进行模拟,给出了随机波浪力过程的均值、标准差、自相关函数及互相关函数等数值特征,并与Monte Carlo方法的结果进行对比分析。研究表明,降维模拟方法具有较高的模拟精度与效率。
  • 图  1  波浪力沿z轴分布

    Figure  1.  Wave force along the z-axis

    图  2  随机波浪力的样本函数

    Figure  2.  Sample functions of random wave force

    图  3  不同高度处波浪力代表性时程三维图

    Figure  3.  3-D figure of representative time-histories for wave force at different heights

    图  4  $z = 17\; {\rm{m}}$处均值及标准差比较

    Figure  4.  Comparison of mean and standard deviation at $z = 17\;{\rm{m}}$

    图  5  $z = 17\; {\rm{m}}$处自相关函数比较

    Figure  5.  Comparison of auto-correlation functions at $z = 17\;{\rm{m}}$

    图  6  ${z_1} = 17\;{\rm{m}}$${z_2} = 21\;{\rm{m}}$处互相关函数比较

    Figure  6.  Comparison of cross-correlation functions between ${z_1} = 17\;{\rm{m}}$ and ${z_2} = 21\;{\rm{m}}$

    图  7  ${z_1} = 17\;{\rm{m}}$${z_2} = 21\;{\rm{m}}$处空间相干函数比较

    Figure  7.  Comparison of spatial coherence functions between ${z_1} = 17\;{\rm{m}}$ and ${z_2} = 21\;{\rm{m}}$

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-05-04
  • 网络出版日期:  2020-09-03

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