Волновое движение в конечных и бесконечных средах методом тонких слоев
Автор(ы)
Park, Joonsang, 1969-Скачать полную версию для печати (37,67 Мб)
Альтернативное название
Волновое движение в конечных и бесконечных средах с использованием TLM
Другие участники
Массачусетский технологический институт. Департамент гражданской и экологической инженерии.
Советник
Эдуардо Каусель.
Условия использования
Массачусетский технологический институт диссертации защищены Авторские права. Их можно просматривать из этого источника для любых целей, но воспроизведение или распространение в любом формате запрещено без письменного разрешение. См. предоставленный URL-адрес для запросов о разрешении. http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/7582
Метаданные
Показать полную запись позицииAbstract
Метод тонкого слоя (TLM) — это полуаналитический метод, который эффективен для задач распространения волн в частично гетерогенных средах.
Хотя метод широко использовался для горизонтально стратифицированных сред, т.е. динамического отклика фундаментов на слоистых грунтах остается много неизученных аспектов. Они включают в себя тщательную оценку точности и диапазона применимости TLM, а также его распространение на полубесконечные и бесконечные среды. Исходя из этих соображений, в данном исследовании мы преследуем три основные цели. Первый заключается в изучении и улучшении точности и сходимости TLM, связанного с конечными средами. Второй — расширить применимость ТЛМ для моделирования и анализа полубесконечных и бесконечных многослойных сред. Третий заключается в разработке двух новых ТЛМ, полезных для анализа волновых движений в цилиндрически или сферически слоистых твердых телах и оболочках. Мы продолжаем наше исследование, разделив его на следующие три части. В первой части мы начнем с описания численных дисперсионных явлений в ТЛМ с помощью общих решений и частотных спектров для дискретных однородных полных пространств, которые получены в замкнутой форме с помощью конечно-разностной схемы.
Затем мы определяем оптимальную комбинацию согласованной и сосредоточенной матриц масс, вводя в дискретную систему уравнений подстроечные коэффициенты. В результате мы повышаем точность не только собственных значений, связанных с задачами о свободных колебаниях, но и модальных откликов на внешние динамические нагрузки.
(продолжение) Чтобы оценить точность и сходимость модальных решений, мы вычисляем как смещения, так и внутренние напряжения для некоторых канонических примеров, а затем сравниваем их с соответствующими точными аналитическими решениями. Из этого исследования мы обнаруживаем различные аспекты модальных решений TLM в связи с пространственно-временными характеристиками источников и приемников. Мы рассматриваем как линейное, так и квадратичное разложение TLM’s. Наконец, мы определяем разумное количество тонких слоев на длину волны, необходимое для расчета точных откликов с помощью TLM. Кроме того, мы обнаруживаем, что квадратичное расширение TLM является более точным и эффективным, чем линейное расширение TLM.
Во второй части мы используем метод субструктур и параксиальное приближение для анализа полубесконечных и бесконечных многослойных сред с помощью ТЛМ. Метод подструктуры применяется к формулировке TLM во временной области, тогда как параксиальное приближение используется для формулировки TLM в частотной области. Кроме того, для применения метода подструктур получены новые замкнутые функции Грина во временной области волновых чисел для однородного полупространства с помощью контурного интегрирования. Мы тщательно изучаем характеристики обеих формулировок, чтобы улучшить их стабильность и точность. Для стабильного и эффективного расчета мы предлагаем использовать искусственный буферный слой и адаптивный буферный слой для формул во временной и частотной областях соответственно. Кроме того, мы также получаем точные аналитические функции Грина в пространственно-частотной области…
Описание
Диссертация (доктор философии) — Массачусетский технологический институт, кафедра гражданского и экологического строительства, 2002 г.
Включает библиографические ссылки (стр. 449-454).
Дата выдачи
2002URI
http://hdl.handle.net/1721.1/43616Департамент
Массачусетский Институт Технологий. Кафедра гражданского и экологического строительстваИздательство
Массачусетский технологический институт
Ключевые слова
Гражданская и экологическая инженерия.
Коллекции
- Докторские диссертации
Пересмотр модели пограничного слоя волн в SWAN
Термин источника скорости диссипации в моделировании эволюции ветра с ограничением извлечения Волны, J. Phys. Oceanogr., 33, 1274–1298, https://doi.org/10.1175/1520-0485(2003)033<1274:POASDS>2.0.CO;2, 2003. a Ардуин, Ф.: Параметризация диссипации в спектральных волновых моделях и общие
предложения по улучшению сегодняшних волновых моделей Фабрис Ардуин, в:
Семинар ЕЦСПП по океанским волнам, 113–124 июня 2012 г.
Ардуин Ф. и Роланд А.: Отражение прибрежных волн, направленное распространение и источники сейсмоакустических шумов // Журн. геофиз. Рез.-Океанов, 117, 1–16, https://doi.org/10.1029/2011JC007832, 2012. a
Ардуин Ф., Роджерс Э., Бабанин А. В., Филипот Ж.-Ф., Магне Р. , Роланд, А., ван дер Вестхуйзен, А., Кеффелу, П., Лефевр, Ж.-М., Ауф, Л., и Коллард, Ф.: Полуэмпирические функции источника диссипации для океанских волн, часть I: определение, Калибровка и проверка, J. Phys. океаногр., 40, 1917–1941, https://doi.org/10.1175/2010JPO4324.1, 2010. a, b, c, d, e
Ardhuin, F., Roland, A., Dumas, F., Bennis, A. -С., Сентчев А., Забыть П., Вольф, Дж., Жирар, Ф., Осуна, П. и Бенуа, М.: Численное волновое моделирование в условия с сильными течениями: диссипация, рефракция и относительный ветер, Дж. Физ. Океаногр., 42, https://doi.org/10.1175/JPO-D-11-0220.1, 2012. a
Бабанин А. В., Янг И. Р. Двухфазное поведение спектральной
диссипация ветрового волнения, в кн.
: Тр. Измерения и анализ океанских волн,
Пятый стажер, симпозиум WAVES2005, декабрь 2016 г., 2005 г. a
Бабанин А. В., Цагарели К. Н., Янг И. Р., Уокер Д. Дж.: Численное Исследование спектральной эволюции ветрового волнения, часть II: срок диссипации и Evolution Tests, J. Phys. океаногр., 40, 667–683, https://doi.org/10.1175/2009JPO4370.1, 2010. a, b
Баннер, М. Л. и Морисон, Р. П.: Уточненные исходные условия в моделях ветрового волнения с явным прогнозированием обрушения волн, часть I: структура модели и проверка по полевым данным, Ocean Model., 33, 177–189, https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2010.01.002, 2010. a
Баттьес, Дж. А. и Янссен, Дж. П. Ф. М.: Потеря энергии и установка из-за обрушение случайных волн // Материалы 16-й Международной конференции. на побережье. Eng., Нью-Йорк, Американское общество инженеров-строителей, 569–587, https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004, 1978. a, b
Бидлот, Дж.-Р.: Современное состояние прогнозирования волнения в ЕЦСПП, в:
Семинар ЕЦСПП по океанским волнам, Шинфилд-Парк, Рединг RG2 9AX, Соединенное Королевство, 25–27 июня 2012 г.
, 2012 г. : пересмотренная формулировка
рассеяние океанских волн и его модельное воздействие, Технический меморандум ЕЦСПП,
509, http://www.citeulike.org/group/11419/article/6354018 (последний доступ: 14 октября 2014 г.),
2007. a, b, c, d, e
Боланьос, Р.: D3.3 Метеоокеанские условия и моделирование волн, Tech. Респ. ноябрь, доступно по адресу: http://orbit.dtu.dk/files/155595377/D3p3_final.pdf (последний доступ: 10 апреля 2017 г.), 2016 г. a
Боланьос, Р. и Рорбек, К.: D3.1 Metocean Развертывание буя, Тех. Отчет, ноябрь, доступно по адресу: http://orbit.dtu.dk/files/155595376/D3p1_final.pdf, (последний доступ: 10 апреля 2017 г.), 2016 г. a
Боланьос Р., Ларсен С. Г., Петерсен О., Нильсен Дж., Келли М., Кофоед-Хансен, Х., Ду, Дж., Соренсен, О., Ларсен, С., Хаманн, А., и Бэджер, М.: Сочетание атмосфереры и волн для прибрежной ветряной турбины. дизайн, Труды побережья. англ. Конференция, 1–11 января 2014 г., 2014 г. a
Буидж, Н., Рис, Р., и Холтуйсен, Л.: Волновая модель третьего поколения для
прибрежные районы, описание и проверка I-модели, J.
Geophys. Рез., 104, 7649–7666, https://doi.org/10.1029/98JC02622, 1999. a, b
Кавалери, Л.: Волновое моделирование — отсутствие пиков, J. Phys. Oceanogr., 39, 2757–2778, https://doi.org/10.1175/2009JPO4067.1, 2009. a
Донелан, М. А., Гамильтон, Дж., и Хуэй, В. Х.: Направленные спектры Волны, создаваемые ветром, Philos. Т. Р. Соц. Лонд., 315, 509–562, https://doi.org/10.1098/rsta.1985.0054, 1985. a, b, c
Du, J.: Объединение моделей атмосферных и океанских волн для имитации шторма,
Кандидат наук.
диссертация, Технический университет Дании, https://doi.org/10.11581/DTU:00000020, 136 стр., 2017. a, b
Ду, Дж., Боланьос, Р., и Ларсен, X.: Использование границы волны модель слоя в SWAN, J. Geophys. Рез.-Океаны, 122, 42–62, https://doi.org/10.1002/2016JC012104, 2017. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p, q, r, s
Флорс Р., Хаманн А., Пенья А. и Карагали И.: Оценка прибрежные ветровые ресурсы E-Report DTU Wind Energy, Vol. 0116, доступен по адресу: http://orbit.dtu.dk/files/126992882/final.pdf (последний доступ: 10 апреля 2017 г.), 2016а. a
Флорс Р., Леа Г., Пенья А., Карагали И. и Асбахс Т.: Отчет о Прибрежный эксперимент RUNE и первые взаимные сравнения измерений системы, Том. 0115, доступен по адресу: http://orbit.dtu.dk/files/127277148/final.pdf (последний доступ: 10 апреля 2017 г.), 2016b. а, б
Флорз Р., Пенья А., Леа Г., Васильевич Н., Саймон Э. и Кортни
М.: Эксперимент РУНЕ – База данных дистанционных наблюдений за
прибрежные ветры, Remote Sens.
Хассельманн, К.: О спектральном рассеянии океанских волн из-за белого укупорка, Bound-Lay. Метеорол., 6, 107–127, https://doi.org/10.1007/BF00232479, 1974. a
Хассельманн К., Барнетт Т. П., Баус Э., Карлсон Х., Картрайт Д. Э., Энке К., Юинг Дж. А., Джинапп Х., Хассельманн Д. Э., Круземан П., Меербург, А., Мюллер, П., Ольберс, Д. Дж., Рихтер, К., Селл, В., и Уолден, H.: Измерения роста ветрового волнения и затухания зыби во время Объединенного Севера. Проект «Морская волна» (JONSWAP), Ergänzungsheft zur Deutschen Hydrographischen Zeitschrift Reihe, A8, с. 95, 2710264, 1973. a, b, c, d, e, f, g
Хуа, Ф. и Юань, Ю.: Теоретическое исследование спектра обрушивающихся волн и его Приложение в: Breaking Waves, Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 277–282, https://doi.org/10.1007/978-3-642-84847-6-30, 1992. a
Janssen, P.A.E. M.: Квазилинейная теория генерации ветрового волнения Применительно к
Прогнозирование волн, J.
Кахма, К. К. и Калкоен, К. Дж.: Согласование расхождений в наблюдаемых Рост волн, создаваемых ветром, 22, https://doi.org/10.1175/1520-0485(1992)022<1389:RDITOG>2.0.CO;2, 1992. a, b, c, d, e, f, g, h, i, j
Комен, Г. Дж., Хассельманн, С. и Хассельманн, К.: О существовании В полной мере Developed Wind-Sea Spectrum, J. Phys. Океаногр., 14, оф. 1271–1285, https://doi.org/10.1175/1520-0485(1984)014<1271:OTEOAF>2.0.CO;2, 1984. a, b, c, d, e, f, g
Комен Г. Дж., Каварели Л., Донелан М., Хассельманн К., Хассельманн С. и Янссен, PAEM: Динамика и моделирование океанских волн, Кембридж Университетское издательство, https://doi.org/10.1017/CBO9780511628955, 532 стр., 1994. a, b, c, d
Ларсен, X. Г., Ду, Дж., Боланьос, Р., и Ларсен, С.: О воздействии
ветра на развитие волнового поля во время шторма Бритта, Океан
Dynam., 67, 1407–1427, https://doi.
org/10.1007/s10236-017-1100-1, 2017. a, b
Леклер Ф., Ардуин Ф., Филипот Дж. Ф. , и Миронов, А.: Источник диссипации термины и статистика беляков, Ocean Model., 70, 62–74, https://doi.org/10.1016/j.ocemod.2013.03.007, 2013. a
Longuet-Higgins, M. S.: Об опрокидывании волн и равновесном спектре Волны, создаваемые ветром, П. Рой. соц. А-Математика. физ., 310, 151–159., https://doi.org/10.1098/rspa.1969.0069, 1969. a
Мелвилл, В. К. и Матусов, П.: Распространение прибойных волн в океане Surface., Nature, 417, 58–63, https://doi.org/10.1038/417058a, 2002. a
Miles, J. W.: О генерации поверхностных волн сдвиговыми течениями, часть 2, J. Fluid Mech., 3, 568–582, https://doi.org/10.1017/S002211205
30, 1957. a, b, c
Phillips, O. M.: Спектральные и статистические свойства диапазона равновесия в гравитационных волнах, создаваемых ветром, J. Fluid Mech., 156, 505–531, https://doi.org/10.1017/S0022112085002221, 1985. а, б, в
Польников В. Г.: Об описании функции диссипации энергии ветрового волнения,
в: Интерфейс воздух-море: радио- и акустическое зондирование, турбулентность и
Wave Dynamics, под редакцией: Donelan, M.
A., Hui, W. H., and Plant, W. J.,
Розенштилевская школа морских и атмосферных наук Университета
Майами, 277–282, 1993. a
Саха С., Мурти С., Ву Х., Ван Дж., Надига С., Трипп П., Берингер, Д., Хоу Ю., Чуанг Х., Иределл М., Эк М., Мэн Дж., Ян Р., Мендес М. П., ван ден Дул, Х., Чжан, К., Ван, В., Чен, М., и Беккер, Э.: NCEP Система климатических прогнозов версии 2 (CFSv2) Выбранные почасовые временные ряды Продукты. Архив исследовательских данных Национального центра атмосферных исследований Лаборатория исследований, вычислительных и информационных систем, ежемесячное обновление, https://doi.org/10.5065/D6N877VB, последний доступ: 17 ноября 2016 г., 2011 г. a
Снайдер, Р. Л., Добсон, Ф. В., Эллиотт, Дж. А., и Лонг, Р. Б.: Массив измерения колебаний атмосферного давления над поверхностью силы тяжести волны, J. Fluid Mech., 102, 1–59, https://doi.org/10.1017/S0022112081002528, 1981. a, b
Серенсен, О. Р., Кофоед-Хансен, Х., Ругбьерг, М., и Соренсен, Л. С.: A
модель спектральной волны третьего поколения с использованием неструктурированного конечного объема
техника, Материалы 29 Междунар.
конф. on Coastal Eng., 1, 894–906, https://doi.org/10.1142/9789812701916-0071,
2005. a
SWAN: Swan Scientific and Technical Documentation, SWAN Cycle III, Version 41.01, 1–132, 2014. a
Толман, Х. Л. и Чаликов, Д.: Исходные термины в ветровом волнении третьего поколения Модель, 26, https://doi.org/10.1175/1520-0485(1996)026<2497:STIATG>2.0.CO;2, 1996. a
ван дер Вестхуйсен, А. Дж., Зийлема, М. , и Баттьес, Дж. А.: Нелинейный рассеивание белых точек на основе насыщения в SWAN для глубоких и мелких вода, берег. англ., 54, 151–170, https://doi.org/10.1016/j.coastaleng.2006.08.006, 2007. а, б
Янг И. Р., Бабанин А. В. Спектральное распределение диссипации энергии волн, создаваемых ветром из-за доминирующего обрушения волн, J. Phys. Oceanogr., 36, 376–394, https://doi.org/10.1175/JPO2859.1, 2006a. a, b
Янг И. Р., Бабанин А. В. Форма асимптотического ветра на ограниченной глубине
частотный спектр волн, J. Geophys. Рез.-Океанов, 111,
1–15, https://doi.