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Analytic approximation to nonlinear hydroelastic waves traveling in a thin elastic plate floating on a fluid

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2013年第11期56卷 2170-2177页

作者： WANG Ping lu dongqiang Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics Shanghai University College of Mathematical Science and Physics Qingdao University of Science and Technology Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy Engineering

An analytic approximation method known as the homotopy analysis method(HAM)is applied to study the nonlinear hydroelastic progressive waves traveling in an infinite elastic plate such as an ice sheet or a very large floating structure(VLFS)on the surface of deep water.A convergent analytical series solution for the plate deflection is derived by choosing the optimal convergencecontrol *** on the analytical solution the efects of diferent parameters are *** find that the plate deflection becomes lower with an increasing Young’s modulus of the *** displacement tends to be flattened at the crest and be sharpened at the trough as the thickness of the plate increases,and the larger density of the plate also causes analogous ***,it is shown that the hydroelastic response of the plate is greatly afected by the high-amplitude incident *** results obtained can help enrich our understanding of the nonlinear hydroelastic response of an ice sheet or a VLFS on the water surface.

关键词： homotopy analysis method(HAM) nonlinear progressive waves elastic plate nonlinear hydroelastic response

Hydroelastic interaction between water waves and a thin elastic plate of arbitrary geometry

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Science China(Physics,Mechanics & Astronomy) 2011年第1期54卷 59-66页

作者： XU Feng lu dongqiang Shanghai Institute of Applied Mathematics and Mechanics Shanghai University Shanghai 200072 China Shanghai Key Laboratory of Mechanics in Energy Engineering Shanghai 200072 China

An analytical method is developed for the hydroelastic interaction between surface incident waves and a thin elastic plate of arbitrary geometry floating on an inviscid fluid of finite depth in the framework of linear potential *** kinds of edge conditions are considered and the corresponding analytical representations are derived in the polar coordinate *** to the surface boundary conditions,the fluid domain is divided into two regions,namely,an open water region and a plate-covered *** the assumption that all the motion is time-harmonic,the series solutions for the spatial velocity potentials are derived by the method of eigenfunction *** matching conditions for the continuities of the velocity and pressure are transformed by taking the inner products successively with respect to the vertical eigenfunction for the free surface and the angular eigenfunction.A system of simultaneous equations,including two edge conditions and two matching conditions,is set up for deriving the expansion *** an example,numerical computation for the expansion coefficients of truncated series is performed for an elliptic *** results show that the method suggested here is useful to revealing the physical features of the gravity wave scattering in the open water and the hydroelastic response in the plate.

关键词： wave scattering method of matched eigenfunction expansions elastic plate arbitrary geometry hydroelastic response

三层流体中斜入射波作用下半无限板的水弹性响应

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力学学报 2019年第6期51卷 1614-1629页

作者：浦俊卢东强上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室上海200072

解析地研究了在三层流体中斜入射波浪与半无限弹性板的相互作用引起的波散射和板的水弹性响应.三层流体在界面处的密度发生阶跃,各层为一常数.假设流体不可压缩、无黏、流体运动无旋.在线性势流理论框架下,使用本征函数展开法和内积式... 详细信息

解析地研究了在三层流体中斜入射波浪与半无限弹性板的相互作用引起的波散射和板的水弹性响应.三层流体在界面处的密度发生阶跃,各层为一常数.假设流体不可压缩、无黏、流体运动无旋.在线性势流理论框架下,使用本征函数展开法和内积式给出波板相互作用的半解析解.根据色散关系分析,得到了表面波模态和界面波模态入射时的临界入射角.随着物理参数的变化,临界角将随之发生变化.临界角决定了当由开阔水域向板覆盖水域传播的表面波或界面波的存在性:(1)板覆盖水域入射界面上,透射波能否存在;(2)入射界面之上界面中,板覆盖水域中的透射波以及开阔水域中的反射波能否存在.当下界面波入射时并且入射角足够大时,开阔水域中的下界面波模态是整个流体域中唯一存在的模态.

关键词：三层流体半无限弹性板本征函数展开斜入射

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连续分层流体中垂直薄板的水动力特性

力学学报 2007年第3期39卷 297-310页

作者：尤云祥徐杰魏岗卢东强上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030 上海大学上海市应用数学与力学研究所上海200072

研究了在线性连续分层流体中水波与半潜式刚性垂直薄板相互作用的问题．在Boussinesq近似下,基于分离变量法,导出了具有自由面的平面前进波的色散关系,建立了半潜式刚性垂直薄板的反射与透射能量、水平波浪力的计算方法．对给定的频率,... 详细信息

研究了在线性连续分层流体中水波与半潜式刚性垂直薄板相互作用的问题．在Boussinesq近似下,基于分离变量法,导出了具有自由面的平面前进波的色散关系,建立了半潜式刚性垂直薄板的反射与透射能量、水平波浪力的计算方法．对给定的频率,当它大于浮力频率时,流场中只有一种模态的平面前进波,当它小于浮力频率时,流场中有无数多个模态的平面前进波,并证明了对每一种模态的入射波,其它每个模态水波的反射与透射能量是相等的．对水面漂浮和座底半潜式薄板的反射与透射能量,以及作用在薄板上的水平波浪力进行了数值计算分析,表明了流体的线性连续分层效应对这些水动力的影响是不可忽视的．特别地,在入射波频率小于浮力频率时,与第1模态入射波的能量转化量及其对薄板产生的水平波浪力相比,其它模态入射波的能量转化量及其对薄板产生的水平波浪力都要大得多．

关键词：连续分层流体表面波模态内波模态刚性薄板反射能量透射能量

三层流体中入射波作用下直立圆柱支撑圆板的水弹性响应

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哈尔滨工程大学学报 2021年第7期42卷 967-974页

作者：龚逸纲卢东强浦俊上海大学力学与工程科学学院上海200072 上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室上海200072

将海洋超大型浮式结构简化成弹性薄板,固结于贯穿海洋全深度的直立圆柱以限制其刚体位移,将海洋近似为有限深三层均匀流体。本文在理想、不可压流体、无旋流场和小振幅波的假设下,解析研究了入射波浪与超大型浮式结构的水弹性相互作用,... 详细信息

将海洋超大型浮式结构简化成弹性薄板,固结于贯穿海洋全深度的直立圆柱以限制其刚体位移,将海洋近似为有限深三层均匀流体。本文在理想、不可压流体、无旋流场和小振幅波的假设下,解析研究了入射波浪与超大型浮式结构的水弹性相互作用,求解波浪的散射和结构受力。将整个流场划分为开阔水域与板覆盖水域,分别在2个区域对速度势函数进行展开,利用开阔水域垂向本征函数和适合三层流体的新型内积定义式,对匹配方程以及直立圆柱侧面边界条件做内积,以简化方程并最终求解。分析了不同流体、弹性板参数与不同位置波入射时结构的水弹性响应。研究结果表明:高阶衰减模态对结果的贡献较小,在力、弯矩上基本可以忽略不计。表面波模态与界面波模态入射相比,引起的波幅在开阔水域各个界面上较大,但相应模态的波数较小。在界面波模态入射时,有能量从界面波模态转移到了表面波模态。

关键词：超大型浮式结构物三层流体本征函数展开法势流理论水弹性色散关系内积关系贝塞尔函数

Plotnikov–Toland板模型中水弹性孤立波的迎撞

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力学学报 2018年第6期50卷 1406-1417页

作者：巴迪M.M. 卢东强浦俊(译) 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海市能源工程力学重点实验室上海200072 不详

通过奇异摄动方法研究了在薄冰层覆盖的不可压缩理想流体表面上传播的两个水弹性孤立波之间的迎面碰撞.借助特殊的Cosserat超弹性壳理论以及Kirchhoff–Love板理论,冰层由Plotnikov–Toland板模型描述.流体运动采用浅水假设和Boussines... 详细信息

通过奇异摄动方法研究了在薄冰层覆盖的不可压缩理想流体表面上传播的两个水弹性孤立波之间的迎面碰撞.借助特殊的Cosserat超弹性壳理论以及Kirchhoff–Love板理论,冰层由Plotnikov–Toland板模型描述.流体运动采用浅水假设和Boussinesq近似.应用Poincar′e–Lighthill–Kuo方法进行坐标变形,进而渐近求解控制方程及边界条件,给出了三阶解的显式表达.可以观察到碰撞后的孤立波不会改变它们的形状和振幅.波浪轮廓在碰撞之前是对称的,而在碰撞之后变成不对称的并且在波传播方向上向后倾斜.弹性板和流体表面张力减小了波幅.图示比较了本文与已有结果可知线性板模型可作为本文的一个特例.

关键词：迎面碰撞水弹性孤立波冰层 PLK方法

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冰层覆盖海洋中脉动源生成水声波的传播特性

上海大学学报（自然科学版） 2024年第5期30卷 938-950页

作者：严相毅卢东强上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海大学上海市能源工程力学重点实验室上海200444 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

考虑用弹性板来模拟海洋表面冰盖,将海水视为具有刚性底部的可压缩无黏流体,在线性势流理论基础上研究了此环境下水声波(声重力波)的传播特性.推导了在质量点源的脉动作用下冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的近似解,探讨了弹性冰层的... 详细信息

考虑用弹性板来模拟海洋表面冰盖,将海水视为具有刚性底部的可压缩无黏流体,在线性势流理论基础上研究了此环境下水声波(声重力波)的传播特性.推导了在质量点源的脉动作用下冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的近似解,探讨了弹性冰层的厚度、弹性冰层的侧向应力以及流体深度等物理量对水声波传播的影响.研究结果发现:随着弹性冰层厚度的逐渐增加,冰水交界面位移会先增大后减小,然后逐渐趋近于0,而冰层覆盖水域声压先保持不变,而后逐渐减小;弹性冰层的侧向应力对冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压的影响并不明显;流体深度的增加会导致冰水交界面位移和冰层覆盖水域声压均呈减小趋势.

关键词：水声波线性势流理论弹性冰层冰水交界面声压

一个二流体系统中非线性水波的Hamilton描述

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应用数学和力学 1999年第4期20卷 331-336页

作者：卢东强戴世强张宝善上海大学上海市应用数学和力学研究所

讨论了一个二流体系统中非线性水波的Ｈａｍｉｌｔｏｎ描述，该系统由水平固壁之上的两层常密度不可压无粘流体组成，上表面为自由面·文中将速度势函数展开成垂向坐标的幂级数，在浅水长波的假定下，取下层流体的“动厚度”与上层流体... 详细信息

讨论了一个二流体系统中非线性水波的Ｈａｍｉｌｔｏｎ描述，该系统由水平固壁之上的两层常密度不可压无粘流体组成，上表面为自由面·文中将速度势函数展开成垂向坐标的幂级数，在浅水长波的假定下，取下层流体的“动厚度”与上层流体的“折合动厚度”为广义位移、界面上和自由面上的速度势为广义动量，根据Ｈａｍｉｌｔｏｎ原理并运用Ｌｅｇｅｎｄｒｅ变换导出该系统的Ｈａｍｉｌｔｏｎ正则方程，从而将单层流体情形的结果推广到分层流体的情形·

关键词：二流体系流非线性水波哈密顿描述水波

LiDAR-Visual SLAM with Integrated Semantic and Texture Information for Enhanced Ecological Monitoring Vehicle Localization

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Computers, Materials & Continua 2025年第1期82卷 1401-1416页

作者： Yiqing lu Liutao Zhao Qiankun Zhao Foreign Environmental Cooperation Center Ministry of Ecology and Environment of PRCBeijing100035China Beijing Computing Center Co. Ltd.Beijing Academy of Science and TechnologyBeijing100083China Beijing Guyu Interactive Artificial Intelligence Application Co. Ltd.Beijing100024China

Ecological monitoring vehicles are equipped with a range of sensors and monitoring devices designed to gather data on ecological and environmental *** vehicles are crucial in various fields,including environmental science research,ecological and environmental monitoring projects,disaster response,and emergency management.A key method employed in these vehicles for achieving high-precision positioning is LiDAR(lightlaser detection and ranging)-Visual Simultaneous Localization and Mapping(SLAM).However,maintaining highprecision localization in complex scenarios,such as degraded environments or when dynamic objects are present,remains a significant *** address this issue,we integrate both semantic and texture information from LiDAR and cameras to enhance the robustness and efficiency of data ***,semantic information simplifies the modeling of scene elements,reducing the reliance on dense point clouds,which can be less ***,visual texture information complements LiDAR-Visual localization by providing additional contextual *** incorporating semantic and texture details frompaired images and point clouds,we significantly improve the quality of data association,thereby increasing the success rate of *** approach not only enhances the operational capabilities of ecological monitoring vehicles in complex environments but also contributes to improving the overall efficiency and effectiveness of ecological monitoring and environmental protection efforts.

关键词： LiDAR-Visual simultaneous localization and mapping integrated semantic texture information