广义雾滴提升循环基本过程的实验研究

本文提出了广义雾滴提升循环(MMLC)的设想,以更有效地开发利用更多的低温热源。在21m高的实验装置内进行了成功的实验,研究了雾化过程和雾滴提升过程中各热力参数的变化.最后对MMLC的净输出功率进行了分析和讨论。     

茂名地区海雾含水量的演变特征及其与大气水平能见度的关系

2008年3月16—19日,在广东茂名博贺海洋气象科学试验基地,利用美国DMT公司生产的FM-100型雾滴谱仪,连续观测了海雾的雾滴谱、数浓度等微物理量。在此基础上分析了海雾液态含水量的演变特征,并结合同期的气象观测与分析数据,进行了海雾中低能见度成因的天气学分析。研究表明,海雾发展过程中含水量有着上下起伏变化的特点;直径10μm以上雾滴的增多是含水量增大的主要原因;随着含水量的增大,雾滴谱分布有向大雾滴方向增宽的趋势,其峰值高度也不断增大。在相同的含水量区间,不同的大气能见度样本表现出明显不同的谱分布特征;在相同高数浓度区间的情况下,导致大气能见度降低的主要原因是含水量的增大。而海雾过程中低能见度的出现,是众多天气因素共同影响的结果:地面天气图上的均压场范围更大,大气低空及地面风速小,大气低层处于弱不稳定状态,以及高湿度层主要在近地层等等。     

茂名地区海雾的微物理结构特征

2007年3月16日至4月29日期间,在广东茂名海洋气象科学实验基地对海雾进行了连续观测,共取得51个雾滴谱样本,在此基础上分析了茂名地区海雾的微物理结构特征。观测分析表明:茂名地区海雾的雾滴谱分布符合Junge分布,平均数密度为57.1个/cm3,平均含水量为0.018 3 g/m3,算术平均直径为4.7μm,算术峰值直径为2.9μm。文中还比较了雾和轻雾情况下雾滴谱分布的不同特征,分析了能见度与含水量之间的关系。     

用同轴全息摄影对海水中悬浮沉积物进行观测的初步探讨

全息术自从激光器发明以来,已经得到广泛的应用,其中的一个重要分支,是用于颗粒的观测与分析, 1963年Thompson研究了空气中雾滴的Fraunhofer衍射与背景相干光形成的全息图;1964年制出了第一套激光雾滴分析设备,拍摄与分析了空气中雾滴的粒径分布。由于这种方法能够真实地拍摄雾滴的形成过程,并且不破坏测量的环境,所以要比其它方法可靠,自那时以来已用于原子核物理的云雾室研究、超微粒子的检测、冰的结晶过程以及其他许多有关颗粒分析方面的研究。 这种颗粒观测分析方法,大都是用同轴型Fraunhofer全息术(或称同轴型远场全息术)。由于同轴型全息术对光源的相干性要求低、光路简单、不要求高分辨率的感光片,因而被广泛采用。1969年,Knox曾用于对海洋中浮游生物的研究;1973年,Scripps海洋研究所将Knox的工作用于对海上浮游生物的现场观察,取得了在自然环境下一些浮游生物真实情况的资料。用全息术来研究粒径分布、运动状态以及密度等,正在成为全息学应用的一个分支而迅速发展着。 从原理上讲,全息术能够把颗粒运动的现场状况不受干扰地记录下来,然后方便地、立体地予以再现。这好象是把颗粒运动的真实情形"冻结"起来,然后搬进实验室,让研究人员的眼睛与仪器来观察。由于全息干涉术的发展,被"冻结"的不只是运动着的颗粒的一瞬间的情形,而可以是一段时间内的平均值或两个瞬间的干涉图。所以,颗粒运动状态的本身也被完整地记录下来,使得在一张全息图上能取得颗粒密度、粒径分布、运动速度等许多重要资料。 用同轴型全息摄影的方法来研究海水中悬浮沉积物的运动,将是这方面应用的一个发展。海水中的悬浮沉积物包含有大量的泥沙、有机物颗粒等,需要对它们的含量、粒径分布、速度分布等作出描述,目前这方面的研究还是很不完善的。本文试图解决全息术用于这方面研究的可能性,并提出了初步的分析。由于泥沙是悬浮沉积物中比较大量存在的典型颗粒,所以下面的讨论,都是假定对泥沙颗粒进行的。     

基于海上实测的秋刀鱼舷提网沉降和提升性能研究

根据2015年7-10月和2016年6-10月蓬莱京鲁渔业有限公司"鲁蓬远渔019"在西北太平洋进行的海上秋刀鱼舷提网网具性能测试所获得的数据,采用线性回归方法,分析了舷提网在沉降和提升阶段,网衣的沉降深度和提升深度以及网具沉降速度和提升速度的变化状况。利用广义加性模型(GAM)探讨秋刀鱼舷提网沉降深度和提升速度各自有效的影响因子,且分析了这些影响因子与舷提网主要性能参数两者之间的关系。结果发现:(1)网衣沉降深度随时间连续增加;网具下纲和侧纲的沉降速度都是先逐渐增大,然后缓慢减小,直至沉降过程结束;网衣沉降速度波动剧烈,无规律性变化。(2)网具下纲、侧纲的提升速度均快速达到最大值然后随时间连续降低,下纲的最大提升速度大于侧纲,网衣提升速度无规律性变化,上下波动剧烈。(3)GAM模型结果显示,30 m水层流速、60 m水层流速、下纲纲索松放长度3个因子对网衣最大沉降深度有显著性影响(P0.05),影响程度依次为30 m水层的流速下纲纲索松放长度60 m水层流速。30 m水层流速和绞网速度两个因子对平均提升速度有着显著性影响(P0.05),其中,绞网速度影响最大。     

非线性层析技术在琼东南天然气水合物成像中的应用

琼东南海域地震剖面上存在大量的含气特征,同相轴下拉、明显的速度横向变化等,因此水合物之下地层存在成像模糊且归位不准等问题,本文利用基于非线性层析的深度偏移方法提升成像精度。该方法采用全三维体的层析成像反演法建立深度域速度模型,通过对深度偏移道集拾取RMO量,并对其进行反偏移计算运动学不变量;在建立层位、倾角等骨架信息约束的混合模型基础上,利用运动学不变量进行速度层析,使得RMO最小以实现模型更新。该方法避免了常规速度更新的多次迭代偏移,能极大地提升层析效率,并能充分利用剖面骨架和倾角信息,获得高精度的速度模型。在琼东南水合物资料的实际应用中,有效地消除了含气对地层的影响,获得高精度的深度域成像结果。     

天然气水合物新开采方法研究进展

以第六届水合物大会（ICGH-6）资料为基础，重点介绍了“气体提升法”开采甲烷水合物的实验研究，从体系上升管道中两相流体关系、水合物分解速度、提升管道入口参数3方面对该方法经济性、可行性进行了分析。综述了CO2置换法的研究进展，介绍了将核磁共振成像技术引入该方法中所取得的成果。     

舟山地区春季海雾的形成和微物理结构

1985年4-5月在舟山海域对春季海雾的形成和微物理结构进行了现场观测研究.初步结论是海雾由西南或东南暖气流在冷海面上平流冷却形成,有利的天气形势有:鞍型气压场、冷锋、气压东高西低、切变线和弱低压的暖区.海雾的微物理结构因气流来向不同而有差异,可分为两类.在受陆地影响的西及西南气流中的大陆性雾,雾滴浓度较大,达48个/厘米3;雾水中含有较多的NH₄+和SO₄2-,较少的C1-相反,海洋性的东南气流中的海洋性雾,雾滴浓度较低,仅31个/厘米3,NH₄+和SO₄2-的含量少,但要C1-的含量多两类雾中,滴谱分布密度函数也是不相同的.但含水量无多大差别平均为0.10-0.15克/米3,最大值可达0.5克/米3.     

颗粒粒径对深海采矿提升泵工作性能影响分析

为研究颗粒粒径对深海采矿提升泵工作性能影响,采用RNGκ-ε湍流模型和Hinze-Tchen颗粒湍流粘性系数模型,运用Fluent软件对采矿提升泵内固液两相流进行数值模拟,比较不同的颗粒粒径对采矿提升泵内颗粒浓度、速度、压力分布的影响,进而分析颗粒粒径对扬程、效率等工作性能的影响,指导深海采矿提升泵的设计。研究结果表明:在转速、流量、颗粒体积分数不变情况下,随着颗粒粒径增大,泵的扬程和效率都逐渐下降;叶轮叶片中前部流道内浆体的颗粒浓度大幅上升,叶轮流道内颗粒动态沉积更加严重,叶轮流道过流面积随之减小,反而加大了叶轮流道内贯流的相对速度,从而有效地抑制了边界层分离的发生,但在叶轮叶片中后部压力面上浆体压力下降幅度较大,泵内浆体总压逐渐下降,扬程随之减小;在叶轮出口处,流道内固液两相流的速度差异增大,在叶轮出口处形成的射流-尾迹结构增强,并在空间导叶流道内形成更加明显的二次流及漩涡,从而加大水力损失,降低效率。实验证实了数值模拟方法的可行性及准确性。     

粗颗粒两相流计算方法研究

针对具有颗粒粒级跨度大且粒径大特点的固液两相流系统,如深海采矿系统等,开发新型粗颗粒—均质浆体计算模型,该模型采用欧拉—拉格朗日计算法,大粒径颗粒视为固相粗颗粒,其余视为细颗粒与海水组成液相均质浆体。固—液相间滑移速度v_(slip)作为粗细颗粒划分标准,通过联立颗粒雷诺数Re_p,液相对颗粒绕流阻力系数C_d,颗粒粒径d_p等参数,得到滑移速度v_(slip)与颗粒粒径d_p的相关函数,获得粗细颗粒的划分粒径,进而得到两相流控制方程。利用CFD软件,使用该方法对粗颗粒固—液两相流垂直管提升系统进行仿真计算,并将所获得的仿真结果与已发表成果进行对比,发现数据较为吻合,从一定程度上验证了该计算模型的准确性。     

高分辨率风场对长江口海域波浪场模拟能力的影响研究——以台风“灿都”为例

长江口海域岛屿众多, 地形复杂多变, 对灾害性海浪模拟和预报能力的提升有迫切需求。本研究基于长江口高分辨率非结构网格海浪模式SWAN(Simulating WAve Nearshore), 结合“两洋一海”区域耦合预报系统模拟风场, 以2021年第14号台风“灿都”为例, 研究了台风轨迹、台风移速和台风风场分辨率等对长江口及邻近海域海浪模拟和预报的影响。结果表明: 风场模型水平分辨率增加有利于台风细结构和台风悬臂状结构的模拟。分辨率增加, 风速整体呈减弱趋势, 但在台风中心(小于两倍最大风速半径)和外围悬臂区域风速增加显著。风场分辨率从27 km提升至9 km和3 km, 波浪模拟精度增加显著, 3 km风场驱动的波浪模拟精度最高, 继续提升风场分辨率至1 km对波浪模拟无明显提升。改变风场模型分辨率同时会影响台风路径和移动速度。波浪场的差异反映了台风结构、路径和移动速度的共同影响, 由于波浪的波动传播属性, 台风浪的差异一般比风场差异的范围更大。     

海洋环境因素对钢腐蚀速度的影响

本文通过对试验海区的水温、溶解氧、盐度和pH等因素连续12个月份的连续测定,与此同时进行了两种钢12个周期的对应试验;表明:钢的腐蚀速度随海水温度的升高而加速,各种因素对钢腐蚀速度的影响当中,温度占主导地位。     

长条状粗颗粒在垂直管路中最小输送速度试验研究

随着陆地金属资源的日益枯竭,深海矿产资源已经成为各国的重要战略目标。在深海采矿过程中,海底锰结核的形状除了圆球状,还有长条状等,颗粒形状对固液两相流管道输送特性具有很大影响。基于固液两相流垂直管道提升输送试验系统,探究不同工况下长条状颗粒在垂直上升流中最小输送速度的变化规律及特性,并得到了长条状群体颗粒最小输送速度计算公式。结果表明:长条状颗粒在垂直管道中上升过程中,颗粒中心轴与输送方向趋向于垂直,使颗粒在管道截面的投影面积最大化;长条状单颗粒的最小输送速度随着颗粒长径比增大而减小;在不同长径比工况下,随着管段颗粒平均浓度减小,长条状群体颗粒的最小输送速度均增大,且随着长径比增大,群最小输送速度减小。     

大洋环流的刚盖模式与自由表面模式的比较(英文)

首先从海洋原始方程组出发，讨论了刚盖模式（RL）与自由表面模式（FF）的闭合方程组的异同；在包括海底地形的同一模式海盆中，在相同外力──定常的海面风应力和加热场──强迫下，使用这两种模式分别进行了大洋环流的数值模拟。由于选用了适当的初值、运用了时间步长调整技术等，从而加快了模拟速度，节省了CPU时间。对此两模式的结果本文进行了详细比较，尤以流函数、水位、上层温度及垂直速度作为讨论的重点。比较结果证实：使用这两个模式模拟出的大洋环流的各种物理量是一致的。另外，又从大洋环流形成机制上对此一致性作了进一步讨论。最后对这两种模式进行了评价。     

太空搭载诱变卤虫的孵化与生长研究

两种不同来源地的卤虫(Artemia sp.)卵经卫星搭载空间诱变返回地面后分别与地面对照组进行了孵化速度、孵化率、生长速度、存活率及怀卵量的比较试验.结果表明:国产卤虫搭载组孵化速度明显快于对照组,而孵化率、生长速度、存活率及怀卵量差异不显著;美国产卤虫搭载组与对照组孵化速度相差不大、存活率差异不显著,但搭载组孵化率和怀卵量均显著高于对照组,而生长速度低于对照组.实验结果表明,经空间诱变的卤虫在生长发育等方面与对照组相比具有明显的差异,空间诱变表现随机,诱变方向具有不确定性.     

青岛海雾雾滴谱与含水量观测与分析

１９９３年６、７月间，我们在青岛小麦岛岸边用“三用滴谱仪”进行海雾滴谱和含水量观测，共取得９个滴谱资料和１８个含水量资料，同时记录了能见距离和风速、风向等。由分析得到青岛海雾的微物理特性和雾含水量，雾气的消光系数与能见距离的简单线性关系。能见距离的观测值与分析计算值在含水量从０．２－０．００２ｇ／ｍ＾３范围内的一致性很好。     

海雾过程中大气气溶胶谱变化及消光作用

海雾是沿海地区的常见天气,大雾致灾的现象时有发生,然而对海雾微物理过程的研究相对匮乏。本文以北方的1次海雾过程为例,分析在雾的生成、维持和加强阶段气溶胶谱的变化、消光作用和对能见度的影响。发现暖湿气流影响下,空气比湿持续增加是1μm以上粗粒子数浓度增加的主要原因,比湿持续增加的速度越快,粒子数浓增长的幅度也越大,对能见度的影响也越大。反之,如果比湿持续下降,1~2.5μm粒子数浓度就会减小,能见度增加。粒子直径的增长速率在10-5(μm/s)量级以内。低能见度出现的时间与1~5μm粒子浓度相关性最好,低能见度发生的时间基本上与1~5μm粒子浓度开始增加的时间相一致。在雾的维持阶段小粒子通过增长被消耗,而较大粒子被雾滴清除。在雾的加强阶段,大粒子的增长速度超过了雾滴的清除。雾过程中以大于0.5μm粒子的消光作用为主,消光系数变化与能见度变化有很好的反相关关系,并且粒径越大,反相关关系越好。     

基于北斗短报文的震源船跟踪系统设计与实现

通过在震源船上部署3套GPS接收机,并对3个点的位置信息进行汇总和压缩,利用北斗短报文将压缩后的位置信息推送到陆海联测指挥部,实现对震源船航速、航向的实时监控.根据3个点位信息计算的实时震源船航向,有助于准确把握震源船在进行固定点悬停激发时的航向,克服了以往使用前后两个时刻推算的平均航向代替实时航向等问题.使用我国自主知识产权的北斗短报文进行通讯,大大提高了系统的安全性、可靠性和稳定性;同时陆海联测指挥部可以实时查看震源船是否按事先设定的测线、事先设定的速度和航向进行作业,有效保障了监控平台对震源船的监控,进一步提升安全生产的风险控制能力.     

声学法深海热液速度场测量重建算法研究

介绍了利用声学法测量深海热液速度场的基本原理.利用往返飞渡时间差与流场速度的关系,应用反问题求解技术重建测量区域的速度场.应用最小二乘法对两种典型的热液口速度场模型进行了仿真重建,分析了换能器数量、实验测量误差以及换能器的布放对重建结果的影响,并对重建结果进行了流量分析.仿真重建的绝对误差、相对误差以及流量分析结果表明...     

秋刀鱼舷提网渔具性能模型试验与海上实测结果的比较评估

舷提网是秋刀鱼（Cololabis saira）作业的主要方式之一，由于渔获率较高得到迅速推广。模型试验和海上实测是研究网具性能最为普遍的两种方式，两者试验结果的对比评估对于更好地测定网具作业性能具有十分重要的意义。根据2014年11-12月进行的秋刀鱼舷提网静水槽模型试验以及2015年7-10月和2016年6-10月在"鲁蓬远渔019"号船上进行的秋刀鱼舷提网网具性能测试试验测定的网具数据，采用多元线性回归方法，对网具的沉降深度和提升速度进行了标准化，并利用Bootstrap法分析了舷提网模型试验和海上实测试验结果。结果表明:（1）通过Bootstrap法得出标准化后的实测网最大沉降深度的均值分布范围为20.37~29.54 m，95%置信区间为21.76~28.13 m；模型网网具最大沉降深度均值的范围为26.42~37.58 m，95%置信区间为27.70~36.20 m。实测网网具中部最大沉降深度均值大约是模型网网具中部最大沉降深度均值的0.731~0.783倍。（2）通过Bootstrap法得出标准化后的实测网提升速度的均值分布范围为0.107~0.193 m/s，95%置信区间为0.111~0.191 m/s；模型网网具提升速度均值的范围为0.204~0.316 m/s，95%置信区间为0.207~0.312 m/s。实测网网具中部提升速度均值大约是模型网网具中部提升速度均值的0.591~0.611倍。（3）当假设海流速度为0时，求得实测网网具的平均沉降深度为29.14~41.21 m，约为模型网网衣中部最大沉降深度均值的0.751~0.807倍。（4）30 m和60 m水深的海流速度均对实物网网具中部的沉降深度有所影响，60 m水深的流速影响更加显著（P<0.05）。