海浪感应电磁场的理论计算

根据麦克斯韦电磁理论,在地磁场中运动的海水将产生感应电磁场。利用一个简单的数学物理模型对感应电磁场在海水内部的分布进行了计算,结果表明海浪产生的电磁场明显依赖于海浪波动的周期及浪高。在100 m的海水深度内,海浪产生的磁感应强度的大小为纳特数量级,而电场强度的大小为几个微伏每米。在同一海水深度处,磁感应强度随海水波动的周期呈现近线性变化,而电场强度的大小有一个极值,该极值随海水深度的增加向长周期方向移动。海浪产生的电磁场是影响海洋电磁探测数据精度的主要噪声之一。     

提高水下GPS定位精度方法研究

水下GPS定位是近几年发展起来的高新技术.承载GPS接收机的海上浮标由于受海浪的影响,使得GPS接收信号附加了海浪信息,最终影响到水下目标的精确定位.针对海浪影响水下GPS定位精度现状,提出基于样条函数的数据分频处理方法,从而有效地分离海浪引起的长周期性漂移误差和短周期性随机误差,提高水下GPS定位精度.通过对实测数据的处理,证明了该方法的有效性.     

预报水下岸坡剖面风暴变形的可能性

提出了在海浪对海岸作用过程中由于泥沙冲淤所造成的水下斜坡剖面演化的数学模式，导出了描述海底变形的方程。该方程属于非线性热传导方程一类。在确定边界条件时，曾考虑了对于给定的海浪状况下实际剖在对其均衡状态适应的程度。还介绍了在波浪原始参数和水下斜坡特征不同值时，海底由最初线性剖面的演变，指出理论预测的底形变化趋势与实测的底形变化趋势类似。     

球坐标系下MASNUM海浪数值模式的建立及其应用

为开展海浪对海洋上混合层的搅拌混合作用及其对海气界面通量的影响等研究,在LAGFD WAM区域海浪数值模式基础上建立了球坐标系下的全球海浪数值模式.重点导出了球坐标系下的海浪能量谱平衡方程及其复杂特征线方程,该组方程包含了背景流场对波动传播的调整、波动沿大圆传播的折射等.数值积分则采用复杂特征线嵌入计算格式.初步数值模拟结果表明,该海浪全球数值模式能够较为精确地刻画海浪的动力过程.     

海浪折射波高的数值计算

一、引言 海浪传播到浅海区域,由于海底地形变化等因素的影响,要明显地发生折射现象。海浪折射现象的研究,对于设计防波堤和其他水工建筑物具有重要的实际意义。 海浪折射的重要问题是绘制折射图、计算波动强度和波高值。早期折射图的绘制,是根据波浪传播的特性用手工绘制,后来又借助于折射板绘制,利用所绘制的波向线再来计算折射波高,这些方法精度差,费时间。由于生产发展的需要,对海浪折射的计算     

复杂海况下水下拖缆数值分析研究

为了解复杂海况下风浪对水下拖缆的影响进行了动力学仿真研究。以P-M谱作为海浪谱密度公式,计算一组不同频率的组成波,采用线性波浪叠加法,计算由波浪引起的空间流场速度及加速度,推导叠加波的干扰力,将不规则波引入水下拖缆动力学模型中,采用四阶龙格库塔积分法对动力学模型进行数值求解,讨论拖缆在不同海况下的动力特性。结果表明,随着海况等级的提高,叠加波的频率范围逐渐降低,拖缆的垂向偏移量以及拖点处张力均会产生明显增加及波动,且其波动周期接近叠加波的平均周期;在不同浪向角的作用下,拖缆波动规律与规则波作用下类似,但也具有一些不规则波的特点。     

海浪要素的现场测量

应用声学测波仪在黄海配合水声物理实验进行了海浪现场测量。对记录数据作快速傅立叶变换分析,获得了海浪谱。我们还进行了波高和周期的概率分布分析,说明波高符合瑞利分布,周期接近正态分布。     

海浪对水下垂直运动航行体出水姿态的影响分析

水下弹道是潜艇垂直发射导弹特有的一段弹道,导弹在航行过程中受到表层海水自然流动的影响,运动姿态发生复杂变化,其中,以海浪的影响最为明显。根据二维线性波理论在发射坐标系下建立了波浪模型,通过莫里森方程分析了海浪对水下垂直运动导弹的作用形式,建立了导弹水中运动数学模型,借助有限元思想,在Matlab/Simulink环境下仿真分析了不同航向和浪级下导弹水中运动姿态的变化规律,结论可为研究潜射导弹水中弹道提供参考和依据。     

基于三维海浪模型的海浪感应磁场模型研究

目前海浪磁场模型大都是基于Longuet-Higgins海浪模型推导的,不能描述主海浪以外扩散谐波产生的磁场。为了更好地分析三维海浪感应磁场的空间分布规律,文中基于三维不规则短峰波海浪模型,从电磁场基本理论出发,推导出了海浪矢量感应磁场模型,并在该模型的基础上,仿真分析了海浪感应磁场空间分布特性。     

海浪感应磁场矢量的模型研究

海水作为一种电的良导体,其在地磁场中的运动将激发感应磁场.应用电磁场的基本理论,结合海浪运动学模型,推导了海浪感应磁场的三分量模型.该模型给出了三分量的海浪感应磁场与地磁场、海水特性参数、空间位置等要素之间的关系.分析了三分量的海浪感应磁场信号的时域、频域和空间分布特征,对海浪感应磁场相关领域的研究,具有参考意义.     

起伏海面的雷电电磁场传播特征及其对闪电定位精度的影响

为了研究起伏海面对雷电电磁传播的影响,本文利用Barrick表面阻抗理论和Wait近似算法,采用改进二维分形海面模型模拟起伏海面,利用数值模式,分析起伏海面的雷电电磁传播特征,并进一步讨论了起伏海面对时差法闪电定位系统定位精度的影响。结果表明:起伏海面对垂直电场和磁场的峰值的影响不显著,但会引起波形的上升期时间的延长,浪高越大,影响越明显;随着观测距离的增加,雷电垂直电场波形的上升时间逐渐变长;风速的变化与雷电垂直电场波形的上升时间成正比;由于海面起伏引起雷电电磁场波形在传播中的变化会影响基于时差法闪电定位系统的定位精度,定位误差可达几至十几公里。     

浪、潮、风暴潮联合作用下的底应力效应

运用建立的二维非线性浪,潮和风暴耦全模式分析了波流相互作用下的底应力及其对耦合波浪场和流场的影响。由渤海的两次强寒潮过程的数值实验表明,在波流相互作用下,底应力明显增大,增大的底应力对波浪场影响甚微,但将明显改变水位和流速的大小,这种影响在近岸浅水区更加显著。     

纳米金表面修饰与表面等离子体共振传感器的相互作用研究

For a quantitative analysis of the detection performance of wavelength surface plasmon resonance sensor after the introduction of absorbing thin films, a mathematical model was established for the wavelength SPR biosensor. Based on absorption theory of dispersive media, the distribution of electromagnetic field in each film outside the prism is calculated. The results show that, after introducing the absorbing thin films, electromagnetic field energy distribution in each layer out of the prism surfaces was changed, the metal film contribution on the resonance absorption was reduced, which increases the half wave width of SPR curve and the minimum reflection coefficient, so the optimal film thickness of metal film was also changed. Then the effect of colloidal gold and immunogold on SPR biosensor has been theoretically and experimentally verified. The result shows that, compared with the 48 nm gold film SPR sensor, the sensitivity increases 1.5 times when 45nm gold film is surface-modified with 10nm nano-gold.     

墨西哥湾波候统计特性分析

简要介绍了波候的概念,简述Ｗｅｉｂｕｌｌ分布及对数一正态分布的拟合方法,提出最大熵分布拟合有效波高、峰周期分布的新方法;选取半封闭海湾墨西哥湾内水深不同、地理位置不同的六个观测站一年的连续资料,以上述三种拟合方法对其有效波高,峰周期概率分布进行拟合,并与观测直方图进行比较检验,结果表明,在墨西哥海湾内,最大熵分布优于对数－正态分布,对数－正态分布优于Ｗｅｉｂｕｌｌ分布。     

海滩修复工程影响下的低能海岸波浪能量时空分布特征研究

本研究基于第三代海浪模式SWAN(Simulating Wave Nearshore),对茅尾海及其邻近海域波浪场进行了为期1 a的数值模拟,利用实测资料验证了该模型的可靠性。根据模型计算结果分析了茅尾海海域波浪要素的时空分布特征,在此基础上进一步探讨了波浪能量的输入耗散过程以及海滩修复对波浪能量空间分布的影响。研究发现茅尾海海域年平均有效波高空间分布不均,湾外年平均有效波高约0.2-0.4 m,湾内仅0.05-0.15 m,且存在较明显的季节变化特征,夏季波高大于冬季。研究区海域夏季波能输入与耗散项均大于冬季,全年主要的波能耗散过程为底摩擦耗散且空间分布不均,存在波能耗散密集区和稀疏区。海滩修复前后海滩前沿波浪能量分布变化显著,海滩修复后滩面前沿纵向轴线分布波高平均增加23.7%,波能增加63.0%,横向轴线上波高增加百分比随离岸距离的变大而逐渐减小,最大波高增加百分比为13.9%,最大波能增加43.8%。研究结果表明合理的海滩修复工程能够有效提升作用于滩面的波浪能量,从而改善修复海滩的动力条件,降低海滩泥化风险,有利于提高海滩质量。该研究可为低能海岸的海滩修复工程提供一定的科学依据。     

PROBABILITY CHARACTERISTICS OF WAVE AND WAVE PRESSURES IN FRONT OF VERTICAL BREAKWATER

The distribution of wave height in front of a vertical breakwater, the range of wave pressure fluctuation at different subsurface levels, and the wave periods have shown that they are practically invariable with depth and can be determined theoretically. The distribution of crest and trough of total pressures is the same as that of wave height. As far as different subsurface levels are concerned, the spectral constitution of wave pressure field and the regularity of attenuation of spectral components are analyzed at the vertical breakwater, and a new expression describing the equilibrium range of wave pressure spectrum obtained.     

寒潮影响下江苏沿海风浪场数值模拟研究

基于第三代浅水波浪数值预报模型SWAN,建立自西北太平洋嵌套至东中国海、江苏沿海的三重嵌套模型,对2010年12月12日至15日江苏沿海寒潮大风引起的风浪过程进行了数值模拟研究。利用西北太平洋和江苏沿海实测数据对模型进行了验证,结果表明SWAN嵌套模型能较好地模拟江苏沿海寒潮风浪场的时空分布。通过响水站实测数据对江苏沿海底摩擦系数进行了率定,研究表明选取Collins拖曳理论中摩擦因数C_f=0.001时,有效波高模拟误差相对较小。寒潮风浪场的特征分析表明,有效波高分布与风场分布基本一致,寒潮风浪在江苏沿海北部影响较为显著,辐射沙洲附近由于其特殊地形影响相对较小。     

层化流体中半板造波的内波解

为了形象地说明内波的传播模式,研究给出了内波水槽中由半板造波所形成的内波解。结合Ｖａｅｉｓａｅｌａｅ频率Ｎ（ｚ）＝ｃｏｎｓｔ和简化Ｈｏｌｍｂｏｅ两种密度剖面模式讨论了内波场的传播图案。在内波水槽中成功地形成了上述两种密度剖面,相应的实验印证了本文分析的正确性。     

两类典型台风路径影响下的黄、渤海海浪场特征研究

台风引起的海浪灾害对我国黄、渤海沿岸影响巨大,严重威胁相关区域人民群众生命财产安全。本文主要利用ERA5(the fifth generation European Center for Medium-Range Weather forecasts atmospheric reanalysis of the global climate)风场研究了两类不同移动路径下的台风(1909号台风“利奇马”和1109号台风“梅花”)在黄、渤海区域的海浪场的时空分布特征及风-浪成长关系。结果表明:两个台风引起的海浪的有效波高空间分布明显不同,波高的分布和风速对应,而海浪周期与风速、波高的分布无明显相关性,波向较风向偏于台风移动方向且两者偏差较大;两个台风进入黄海之前就形成一个从黄海向渤海的“涌浪舌”。海浪成分方面,台风“利奇马”引起的沿海区大浪主要是风浪,而台风“梅花”移动路径的右侧以风浪为主,左侧则主要是涌浪;通过建立无因次波高与无因次周期的幂律关系、以及有效波高关于风速的二次多项式变化关系,研究了风-浪成长特性,结果发现,台风浪的成长特性与台风过程关系不明显,但与所处水域的水深和海底地形地貌有关,表现为两个台风在黄海区域的台风浪成长较渤海区域更为充分。