动力输出系统(PTO)对集成波能转换装置式防波堤消波性能及波能捕获率影响研究

针对波浪能转换装置(WEC)研究重点主要集中在能量捕获效率方面,而忽略其附带的消波功能的问题。基于Open FOAM程序,建立垂荡浮子式波浪能发电装置与桩式约束的浮式防波堤的集成系统(OBC-FB)。主要研究WEC中的重要组件动力输出系统(PTO)对集成系统波能捕获效率及消波性能的影响。分析流体黏性影响下线性PTO系统的最优PTO阻尼特性。开发非线性电磁阻尼模型与线性PTO系统性能进行比较。结果显示,考虑黏性影响下线性的最优PTO阻尼系数略大于无黏的理论值;适当增大PTO阻尼系数可以获得更大的波能捕获宽度比(CWR),从而可以保证装置单位特征尺寸的波能转换效率更高,同时可以在更宽波况范围保证消波性能;相较于线性PTO阻尼系统,非线性电磁PTO阻尼系统可以更好地兼顾波能捕获效率和消波性能。因此,在OBC-FB集成系统的优化设计中,PTO阻尼系统是一个重要的优化参数。     

水下极低频电磁信号探测中的海流感应电磁噪声压制

水下极低频电磁信号探测在深远海探测领域应用前景广阔,然而极低频电磁信号易受海流运动感应电磁噪声影响,为了拓展极低频电磁探测在海洋中的应用,需要通过信号处理的方式压制噪声,提高信号信噪比。小波分析具有多分辨率分析及时频局部化的优势,适于处理海水运动感应电磁噪声等非平稳信号,本文将海流感应电磁场特征引入小波分析中,基于正演模拟及小波系数分析确定阈值的小波阈值去噪方法压制噪声,利用合成的包含大地电磁信号、海流感应电磁噪声的极低频信号进行实验,并利用南黄海海域电磁信号探测试验数据进行验证。研究结果表明,噪声压制后的极低频信号信噪比明显提高,信号在时频域识别能力得到改善。     

海流计的发展现状及其应用

为解决海流计在实际应用中存在的部分专业术语不规范、译名不统一和归类有差异等问题,促进海洋观测仪器的发展和应用,文章参照相关标准规范、权威专著和专业文献等资料,根据海流计的工作原理和使用性质,结合业界实践经验,系统梳理各类型海流计的命名、分类、适用范围、特点和发展方向等内容。研究结果表明：海流计可定义为“一种用于测量海水流速和流向的仪器”,根据工作原理主要分为机械式海流计、电磁海流计、声学海流计和其他海流计4个大类,不同类型的海流计各具特性;其中,机械式海流计主要包括厄克曼海流计、印刷海流计、照相型海流计、磁录式海流计、遥测海流计和直读式海流计,电磁海流计主要包括地磁场电磁海流计和人造磁场电磁海流计,声学海流计主要包括声学多普勒流速剖面仪、声学多普勒海流单点测量仪、声学多普勒流速仪和时差式声学海流计,其他海流计主要包括激光多普勒测速仪、电阻式海流计、应变片海流计、倾斜式海流计、粒子图像测速仪和海洋湍流剖面仪。     

深海多金属硫化物瞬变电磁激电效应初探

瞬变电磁法是深海多金属硫化物勘探的有效手段。海底多金属硫化物中高品位的金属组分会引起极强的激电效应，且对瞬变电磁响应产生显著影响。本文通过实验室测量和数值模拟对深海多金属硫化物的激电效应进行了探讨和分析。首先对西南印度洋中脊热液区的岩矿石样品进行了较为系统的电性测试，典型硫化物的复电阻率在频率域有最大达160 mrad相位移动，时间域与频率域的测量结果表明，极化率参数可以很好地区分硫化矿物与围岩。利用Cole-Cole模型对实测复电阻率进行解释，得到复电阻率的特征参数，分析各参数与块状硫化物组分和结构的关系，并根据极化率参数对典型硫化物进行了分类。将典型硫化物的激电参数用于计算层状介质的瞬变电磁响应，计算结果表明，在海底多金属硫化物矿床瞬变电磁法响应的最佳观测时窗内可同时观测到激电效应的影响。虽然在采集时窗晚期瞬变响应发生畸变，但在信号接收早期，激电效应能有效增强瞬变电磁法对深海多金属硫化物的探测能力，为瞬变电磁实测数据提供解释依据。     

CTD传感器中磁力泵的设计

简要介绍了自持式剖面探测漂流浮标(以下简称剖面浮标或Argo浮标)电导率、温度和压力传感器(简称CTD传感器)中磁力泵的整体结构、工作原理、叶轮的设计方法,分析了磁力耦合器的设计思路.由此设计的磁力泵变动密封为静密封,达到无泄漏.该方法可作为磁力驱动装置的理论设计依据.     

自升式平台液压升降系统的状态模糊综合评判研究

采用故障诊断技术和模糊综合评判方法,分析自升式平台液压系统的功能特点,建立自升式平台液压系统状态评估模型。文中首先对基本设备的故障模式展开研究,然后对这些故障模式进行影响度分析,并在此过程中综合考虑了基本设备单元的重要度和故障模式的维修难度。之后,建立常见故障检查程序,确定液压系统存在的故障模式。最后,利用模糊综合评判建立自升式平台液压系统状态评估模型。该模型评估过程简单、清晰,评估理论充分、可靠,评估结论准确、有效。     

海水深度对两种可控源电磁勘探方法的影响

在过去的十几年中,海洋可控源电磁法的迅猛发展在油气勘探中起到了重要的作用。在浅海环境中,常见的两种可控源电磁法的数据采集系统采用海底基站式（Sea Bed Logging（SBL））,以及拖缆式（Towed Streamer electromagnetics（TSEM））两种模式。本文的研究目的是研究在不同水深条件下,两种数据采集系统的工作模式以及海水对其的影响。为了更好的比较两种数据采集方式,本文采用了三种不同的分析方法：一维敏感度模型,二维油藏敏感指数,Occam反演。一维敏感度模型能够迅速的给出结果,但是由于结果的信息量有限,不足以给定准确的结论。二维油藏敏感指数可以依据正演的结果快速的给定一个水深和油藏敏感度的关系。Occam反演方法用于对合成数据进行反演计算,估计地下介质电阻率参数。为了更好的评价反演结果,本文引入了横向电阻异常率（ATR）。通过对合成数据的反演结果的分析,本文得出以下结论：在浅水环境中,SBL和TSEM数据采集系统都可以提供较高的分辨率,对高电阻层有很好的敏感度。在深水环境中,SBL数据采集系统具有明显的优势。ATR对于反演的电阻率参数结果具有很好的评价作用。     

气候模式系统模拟结果的不确定性分析

分析了移植通用气候系统模式版本3(CCSM3)到不同计算平台时所发现的模拟结果不确定性现象.以多年平均全球海面温度(SST)为分析指标,给出了CCSM3气候模式系统在不同计算平台和不同CPU分配方案等几种不同计算环境设置条件下的模拟结果,对比分析了产生计算结果不确定性的原因,指出了CCSM3气候模式系统的计算结果依赖于计算环境的设置,特别是耦合器模块在执行系统各子模块间数据交换和数据插值时对计算环境的依赖性可能是导致计算结果差异的主要原因.     

基于海啸感应电磁场的海啸监测研究与应用现状

早期的海啸监测系统主要依赖地震监测网或海底压力计阵列网,但都存在诸如建设和维护成本高、监测范围有限等问题。对海啸的实际观测和模拟发现,广泛分布的海底电缆能够反映海啸运动产生的感应电磁场,由此发展出了更为便捷和经济的海啸感应电磁场监测方法。本文介绍了海啸感应电磁场的理论推导过程、不同海啸速度模型,以及对不同海底地形类型的海啸感应电磁场解析解的研究进展。对比分析海啸感应电磁场的电压、扰动磁场、矢量电磁场三种海啸电磁监测方法的优缺点后认为,矢量电磁场监测具有测量海啸传播方向的优势,利用矢量电磁测量结合现有的海啸监测系统能更快更准更实时地预警海啸。     

城市地区充水薄层煤炭采空区瞬变电磁法探测效能分析

本文通过瞬变电磁法对薄层充水采空区进行实地探测,并使用天然源面波法进行二次探测,通过天然源面波法的探测结果和钻探的结果验证了瞬变电磁法对薄层充水采空区探测的可行性。通过数值模拟,构建不同采空区含水率、不同深度和不同厚度的薄层充水采空区的电阻率模型,研究了瞬变电磁法对薄层充水采空区的探测效果。研究结果表明,瞬变电磁法可以对薄层充水采空区进行有效的探测;随着薄层充水采空区含水率的降低,瞬变电磁法探测出的异常区范围和电阻率异常幅值变小,当采空区未充水时,瞬变电磁法无法对采空区进行有效的探测;随着薄层充水采空区深度的增加,瞬变电磁法探测出的异常范围和电阻率异常幅值变小,在本文模拟的工况条件下,100 m为探测的极限深度;随着薄层充水采空区厚度的降低,探测出的异常区范围和电阻率异常幅值变小。     

用于水下通信的电磁耦合系统的优化设计

提出了一种评定电磁耦合通信效果的方法,并给出了一种最优的电磁耦合系统的设计方法。讨论了影响电磁耦合系统通信距离的因素,提出了用通信系数,即互感和载波频率来评定电磁耦合的通信效果,并据此提出了电磁耦合圆线圈的优化设计方法。实验测试证明了通信效果评定方法和优化设计方法的正确性。通过该方法可以针对需要的通信距离设计出最小尺寸...     

“一带一路”区域北斗卫星导航系统定位性能分析

为掌握北斗系统在"一带一路"区域定位性能,利用STK软件分别仿真北斗区域和北斗全球星座。通过建立地面观测站和观测区域,对"一带一路"区域可见性和几何精度因子进行了系统分析。结果表明,北斗区域系统无法全面满足"一带一路"战略需要,而北斗全球系统将为战略的实施提供有力的支撑。     

基于电子经纬仪的子午线基准测量方法

针对导航实验室内部子午线基准的测量,提出利用电子经纬仪和授时GPS组合使用,构成一套自主式测量系统。在北极星任意时角法的基础上,重点对测量系统的组成和工作原理进行介绍,并对测量精度进行了分析。实验结果证明,测量精度为1.9″,满足使用要求。     

无法到达区动态定位方法研究

研究了在动态条件下对人员无法到达区目标定位的方法,分别研制了GPS激光测距定位系统和GPS近景信息采集系统。设计了水上动态实验,分析了两套系统的定位精度,验证了两套系统在动态测量模式下的可用性,提出了对人员无法到达区目标定位的新手段。     

基于磁力耦合器的载人潜水器电力推进装置研究

基于磁力耦合传动技术,对载人潜水器电力推进装置进行了系统设计与传动特性研究。采用电磁场有限元方法研究了永磁式磁力耦合器的运行机理和矩角特性,分析了其稳定传动区域和失步条件;分析了螺旋桨的负载特性,采用切比雪夫多项式研究了螺旋桨的四象限全工况动态模型;建立了水下无刷直流推进电机的数学模型和传递函数,设计了推进电机的转速闭环控制系统以抑制转速波动,提高输出推力的平稳度。完成了样机的设计与制造,通过水池试验验证了该推进装置在载人潜水器上的可行性与适用性。     

转发式卫星导航定位系统性能分析

在介绍我国自主研发的利用通信卫星建立的转发式卫星导航定位系统组成、工作原理的基础上,利用STK软件从系统的几何精度因子、可见性和覆盖性三个方面,对该系统为我国及周边区域服务保障的性能进行了分析,结果表明该系统在中国区域的覆盖率可达到100%,对全球覆盖率可达到40%左右,定位精度随纬度的增加而逐渐降低。可以为我国及亚太地区提供高精度的导航、定位与授时服务,从而也推论该系统不仅可以作为北斗卫星导航定位系统的备份,还可以作为独立的系统自主工作。     

基于海杂波随机游走模型的多重分形谱分析

海杂波具有非线性、非平稳和时变特性,多重分形测度分析是对物理系统局部奇异性的一个完整描述。本文根据海杂波电磁散射的经典模型——随机游走模型,利用随机微分理论对海杂波的物理特性进行了系统地建模分析。建立了描述海杂波电磁散射时变特性的随机微分方程,利用Itô公式得到了海杂波散射信号幅度和相位的扩散过程模型,并利用多重分形谱分析了该模型的奇异性。为了验证其准确性,与加拿大McMaster大学IPIX雷达实测海杂波数据的多重分形谱进行对比,实验结果表明两者完全一致,从而表明基于随机游走的随机微分模型是描述海杂波动力学机理的有效算法。     

深水半潜式平台系泊系统动力特性研究

探讨张紧式系泊系统的基本特征,比较张紧式和悬链线式系泊半潜平台运动和动力响应特性,分析拖曳力系数变化对张紧式和悬链线式系泊动力效应的影响,以及张紧式和悬链线式系泊缆节点运动特点,从而为改善半潜平台系泊系统动力效应提供参考.     

级联式ROV的设计及典型应用研究

首先,介绍了 ROV 的分类、特点、组成和应用场景,并基于现实问题提出级联式 ROV 的设计构想,简要说明了级联式 ROV 的特点与组成。然后,从整体控制技术、整体设计技术、水下布放回收技术、 母船与级联式 ROV 之间的通信技术、冗余设计和模块化设计技术、水声与电磁防护技术 6 个方面探讨了级联式 ROV 设计需要解决的关键技术和解决措施。最后,对级联式 ROV 典型的应用场景进行了举例说明。     

黄河河口泥沙输移分布特性及其回归计算

在分析黄河河口泥沙输移和分布影响因素的基础上,分径流区域、径流潮汐区域和外海区域3个不同区域对黄河河口泥沙的输移和分布规律进行了系统探讨总结;利用实测资料对河口清水沟流路的泥沙分布特征进行了分析,并据此得出了河口泥沙沉积分配的回归计算式。