基于集合卡尔曼滤波方法的振荡流莫里森方程校核与研究

来源：振动与冲击杂志2025年第15期北京时间：

作者：李健增，，孟祥飞，范晓文，张士岩，及春宁cnji

单位：1.天津大学建筑工程学院，天津300072；2.国家超级计算天津中心，天津300457；3.天河超级计算淮海分中心，山东 临沂276035

摘要：利用莫里森方程开展小KC（Keulegan-Carpenter）数场景下水下桩柱结构地震响应模拟时，拖曳力系数Cd和惯性力系数Cm是影响计算可靠性的关键。系数的获取方式与精度判别目前尚未统一，同时缺乏不同要素对系数影响的全面性分析。针对这一问题，本文以水下桩柱结构的二维CFD（computational fluid dynamics）仿真数据为基础，开展了基于集合卡尔曼滤波方法的莫里森方程系数寻优方程组建模，制定了防非物理性拟合和支持方程组快速迭代收敛的先验数据预处理策略和针对振荡时序数据的误差判定指标，在此基础上设计了包含不同截面形状、不同振幅、不同振动周期等要素的系列计算方案。结果表明，本文提出的以集合卡尔曼滤波为基础的拟合方法，兼顾了处理精度与计算效率，可有效模拟非线性复杂场景下Cd和Cm与受力之间的关系，同时可为同类型小KC数应用场景下的水中地震载荷受力计算提供数据指导以及数学基础。<br>

关键词：集合卡尔曼滤波方法；莫里森方程；参数校核；