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圆柱型结构内孤立波载荷实验及其理论模型被引量：31: 2013年; 在大型重力式密度分层水槽中,对内孤立波与圆柱型结构的相互作用特性开展了系列实验.基于两层流体中内孤立波的KdV,eKdV和MCC理论,建立了圆柱型结构内孤立波载荷的理论预报模型,给出了该载荷理论预报模型中3类内孤立波理论的适用性条件.研究表明,圆柱型结构内孤立波水平载荷包括水平Froude--Krylov力、附加质量力和拖曳力3个部分,可以由Morison公式计算,而内孤立波垂向载荷主要为垂向Froude--Krylov力,可以由内孤立波诱导动压力计算.系列实验结果表明,附加质量系数可以取为常数1.0,拖曳力系数与内孤立波诱导速度场的雷诺数之间为指数函数关系,而且基于理论预报模型的数值结果与系列实验结果吻合.; 黄文昊尤云祥王旭胡天群; 关键词：两层流体内孤立波

内孤立波与非均匀海流共同作用下顶张立管动力特性被引量：9: 2012年; 基于两层流体中内孤立波的mKdV理论,采用考虑内流的弹性杆动力学方程,结合改进的Morison公式,以及考虑涡泄频率随水深变化的一个简化涡激载荷计算模型,研究了两层流体中内孤立波与非均匀海流共同作用下深海顶张立管的非线性动力响应问题。结果表明,在海流非均匀性导致的多模态涡激力作用下,深海顶张立管会发生大振幅多模态横向组合涡激共振的现象。在深海立管发生多模态组合共振的过程中,当有内孤立波作用时,不仅会使立管横向组合共振幅值显著增大,同时还会使立管在顺流向产生突发性的大变形响应。特别地,当内孤立波传播方向与海流方向一致时,立管顺流向及横向横截面弯矩与应力都会出现显著增大现象。因此,在深海立管的设计与应用中,内孤立波与海流的耦合效应是不可忽视的。; 蒋武杰林忠义尤云祥李巍曲衍肖越范模; 关键词：内孤立波

基于MCC理论的内孤立波数值模拟被引量：18: 2012年; 基于MCC(Miyata-Choi-Camassa)理论,将内孤立波诱导上下层深度平均水平速度为入口条件,结合理想流体完全非线性欧拉方程,建立了两层流体中内孤立波生成与传播的CFD(Computational Fluid Dynamics)数值水槽方法。在系列数值模拟基础上,获得了内孤立波设计振幅与数值模拟振幅之间的相关关系,实现了在振幅可控条件下的内孤立波数值模拟。结果表明,在极限振幅范围内,数值模拟所得内孤立波波形均与MCC理论解吻合良好,而KdV(Korteweg-de Vries)和mKdV(modi-fied KdV)理论解只适用于小振幅的情况。同时,利用CFD数值模拟结果,对内孤立波诱导流速场特性进行了分析,结果表明内孤立波诱导水平速度在上层及波面下方流体层中垂向衰减很小,但在内界面与波面之间流体层中垂向衰减明显。; 高原雪尤云祥王旭李巍; 关键词：内孤立波

海洋内波中深海平台安全性分析与评估技术被引量：1: 2014年; 我国南海海域内孤立波活动频繁，已经成为影响其深海油气资源开发工程的一类灾害性海洋环境因素。内孤立波是南海深海开发中面临的一种特殊载荷形式，也是当今国际海洋工程界面临的一个挑战性新课题，无论在内孤立波与深水浮式平台相互作用模型实验方面，还是在相关预报与评估理论模型及方法方面，都没有现成经验可资借鉴。为此，通过近十年的基础研究，在深水浮式平台内孤立波载荷形成机理及其理论模型方面，取得了突破性的研究进展。; 尤云祥; 关键词：海洋内波内孤立波南海海域

浮式生产储油系统内孤立波载荷特性实验被引量：5: 2014年; 将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推,以基于MCC理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度,发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法,并对内孤立波作用下浮式生产储油系统(FPSO)的载荷特性开展了系列实验。结果表明,无因次内孤立波水平力和力矩幅值均与先导内孤立子无因次振幅之间呈线性关系,其斜率与上下层流体深度比有关;在各种上下层流体深度比下,无因次内孤立波垂向力幅值与先导内孤立子振幅之间近似呈幂函数关系。; 许忠海黄文昊尤云祥胡天群; 关键词：内孤立波浮式生产储油系统载荷特性

有限深两层流体内孤立波非线性数值模拟入口边界条件研究被引量：3: 2014年; 基于有限深两层流体KdV(Korteweg-de Vries)、eKdV(extended KdV)和MCC(Miyata-Choi-Camassa)理论,以内孤立波诱导上下层深度平均水平速度为入口边界条件,采用理想流体完全非线性欧拉方程,建立了两层流体中内孤立波生成的CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟方法。以系列数值模拟结果为依据,结合内孤立波非线性和色散参数的组合条件,给出了选择合适内孤立波理论解作为CFD数值模拟入口边界条件的方法,从而实现了振幅与波形可控的内孤立波完全非线性数值模拟。; 王旭尤云祥黄文昊; 关键词：两层流体内孤立波数值模拟

两层流体中内孤立波造波实验: 将置于密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推,以基于MCC理论解的上下层流体层平均水平速度作为推板运动速度,发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法。在此基础上,通过系列实验定量地表征了三类内孤立波理论模...; 黄文昊尤云祥王竞宇胡天群; 关键词：两层流体内孤立波; 文献传递

有限深两层流体中内孤立波造波实验及其理论模型被引量：42: 2013年; 将置于大尺度密度分层水槽上下层流体中的两块垂直板反方向平推,以基于Miyata-Choi-Camassa(MCC)理论解的内孤立波诱导上下层流体中的层平均水平速度作为其运动速度,发展了一种振幅可控的双推板内孤立波实验室造波方法.在此基础上,针对有限深两层流体中定态内孤立波Korteweg-deVries(KdV),扩展KdV(eKdV),MCC和修改的KdV(mKdV)理论的适用性条件等问题,开展了系列实验研究.结果表明,对以水深为基准定义的非线性参数ε和色散参数μ,存在一个临界色散参数μ0,当μ<μ0时,KdV理论适用于ε≤μ的情况,eKdV理论适用于μ<ε^(1/2)μ的情况,而MCC理论适用于ε>μ^(1/2)的情况,而且当μ≥μ0时MCC理论也是适用的.结果进一步表明,当上下层流体深度比并不接近其临界值时,mKdV理论主要适用于内孤立波振幅接近其理论极限振幅的情况,但这时MCC理论同样适用.本项研究定量地表征了四类内孤立波理论的适用性条件,为采用何种理论来表征实际海洋中的内孤立波特征提供了理论依据.; 黄文昊尤云祥王旭胡天群; 关键词：两层流体内孤立波

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国家高技术研究发展计划(2010AA09z305)