极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文针对移动载荷导致的水弹性波,系统综述了对其在理论研究、数值模拟与实验观测等方面的研究进展,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界、水下载荷等)下的冰层动力学特征,为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供了重要的理论支撑和技术参考。
极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文针对移动载荷导致的水弹性波,系统综述了对其在理论研究、数值模拟与实验观测等方面的研究进展,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界、水下载荷等)下的冰层动力学特征,为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供了重要的理论支撑和技术参考。
极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文针对移动载荷导致的水弹性波,系统综述了对其在理论研究、数值模拟与实验观测等方面的研究进展,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界、水下载荷等)下的冰层动力学特征,为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供了重要的理论支撑和技术参考。
极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文针对移动载荷导致的水弹性波,系统综述了对其在理论研究、数值模拟与实验观测等方面的研究进展,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界、水下载荷等)下的冰层动力学特征,为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供了重要的理论支撑和技术参考。
极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文针对移动载荷导致的水弹性波,系统综述了对其在理论研究、数值模拟与实验观测等方面的研究进展,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界、水下载荷等)下的冰层动力学特征,为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供了重要的理论支撑和技术参考。
极地海冰覆盖区域,冰水界面波动的回复力除重力外,还需考虑冰层的弹性力,这种波动被称为水弹性波(或挠曲重力波)。与海洋表面波浪不同,水弹性波的传播特性不仅受到流体动力学控制,还显著依赖于冰层的弹性力学特征,其临界共振体系完全不同于纯重力水波,在临界速度附近表现出独特的非线性波动现象。本文针对移动载荷导致的水弹性波,系统综述了对其在理论研究、数值模拟与实验观测等方面的研究进展,重点探讨了势流模型、黏弹性效应、非线性效应以及复杂运动场景(如变速运动、三维效应、渠道边界、水下载荷等)下的冰层动力学特征,为极地资源开发、船舶航行安全、海洋超大浮体结构设计提供了重要的理论支撑和技术参考。
考虑了高温、高含冰量冻土在弹性波激励下表现出的冰晶黏滞性与未冻水流动性,并融入温度对介质物理性质的2种影响机制,通过结合Burgers黏弹性本构关系、BISQ模型和热力学理论推导了冻土中快P波、慢P波和S波传播的相速度及衰减因子的解析表达式,形成了针对该类冻土温度依赖的双相黏弹性孔隙介质理论。在此基础上开展了数值算例分析,明确了3种体波相速度和衰减因子的典型响应模式,并依次讨论了土孔隙度、冰晶黏滞性和地温等因素对它们传播特性的影响方式及敏感程度。证实了温度对快P波的相波速、衰减频带及峰值均有显著影响;对慢P波传播影响较小;对S波仅影响其相速度及低频衰减峰值。通过对比理论模型预测与实验室测试数据,证明了与传统基于弹性介质假设的冻土模型相比,基于黏弹性介质理论提出的新模型可以更好地描述高温、高含量冻土中弹性波的速度和衰减响应特征。
考虑了高温、高含冰量冻土在弹性波激励下表现出的冰晶黏滞性与未冻水流动性,并融入温度对介质物理性质的2种影响机制,通过结合Burgers黏弹性本构关系、BISQ模型和热力学理论推导了冻土中快P波、慢P波和S波传播的相速度及衰减因子的解析表达式,形成了针对该类冻土温度依赖的双相黏弹性孔隙介质理论。在此基础上开展了数值算例分析,明确了3种体波相速度和衰减因子的典型响应模式,并依次讨论了土孔隙度、冰晶黏滞性和地温等因素对它们传播特性的影响方式及敏感程度。证实了温度对快P波的相波速、衰减频带及峰值均有显著影响;对慢P波传播影响较小;对S波仅影响其相速度及低频衰减峰值。通过对比理论模型预测与实验室测试数据,证明了与传统基于弹性介质假设的冻土模型相比,基于黏弹性介质理论提出的新模型可以更好地描述高温、高含量冻土中弹性波的速度和衰减响应特征。
考虑了高温、高含冰量冻土在弹性波激励下表现出的冰晶黏滞性与未冻水流动性,并融入温度对介质物理性质的2种影响机制,通过结合Burgers黏弹性本构关系、BISQ模型和热力学理论推导了冻土中快P波、慢P波和S波传播的相速度及衰减因子的解析表达式,形成了针对该类冻土温度依赖的双相黏弹性孔隙介质理论。在此基础上开展了数值算例分析,明确了3种体波相速度和衰减因子的典型响应模式,并依次讨论了土孔隙度、冰晶黏滞性和地温等因素对它们传播特性的影响方式及敏感程度。证实了温度对快P波的相波速、衰减频带及峰值均有显著影响;对慢P波传播影响较小;对S波仅影响其相速度及低频衰减峰值。通过对比理论模型预测与实验室测试数据,证明了与传统基于弹性介质假设的冻土模型相比,基于黏弹性介质理论提出的新模型可以更好地描述高温、高含量冻土中弹性波的速度和衰减响应特征。
应用混合物连续介质理论,考虑了土颗粒骨架、冰、水三相介质,选取土颗粒位移、孔隙水位移、孔隙水压和孔隙冰压为基本变量,采用Bishop有效应力原理,建立了饱和冻土多孔介质的弹性波弥散方程。经理论推导,给出了饱和冻土中弹性波的传播速度及衰减的解析表达式。通过数值算例,探讨了饱和冻土中两种压缩波(Pl波和P2波)及剪切波(S波)的波速和衰减与频率和孔隙率、含冰量等土参数的关系。通过参数分析研究了饱和冻土中3种体波的传播特性。