波浪作用下安装深度对水平轴潮流能水轮机水动力性能的影响研究

在海洋环境中,波浪等环境因素会使水轮机受到非均匀载荷作用,从而造成水轮机疲劳破坏。为了获得较高的获能效率,同时保证较大的疲劳寿命,需要合理布置水轮机位置。为此,利用计算流体动力学软件Fluent对波流相互作用下水轮机水动力性能进行数值模拟,得到不同安装深度下水轮机所受轴向力、扭矩、轴向力系数、获能系数等相关参数。利用3D打印技术制作水轮机模型,并在水槽中进行模型试验,验证了VOF造波方法对波浪作用下水平轴潮流能水轮机水动力性能分析的适用性。研究结果表明:波浪和安装深度对水轮机有很大影响,即在波浪作用下,水轮机水动力性能的瞬时值均发生周期性波动,且这种周期性波动均随着安装深度的增加而逐渐减小;虽然水轮机所受轴向力和扭矩的平均值受水轮机安装深度的影响很小,但是随着安装深度的增加两者均呈现出逐渐增大的趋势;此外,水轮机平均轴向力系数和功率系数随着安装深度的增加也呈现出逐渐增大的趋势。对不同安装深度下水轮机水动力性能的研究可以为水轮机载荷分析、叶片加工制造以及安装位置的选取提供一定的参考。     

湍流对潮流能发电水轮机性能影响数值仿真研究

潮流能发电水轮机的实际工作海域往往存在不同程度的湍流,而湍流会对潮流能发电水轮机的获能系数、轴向力系数和尾流场性能等产生影响。研究湍流对潮流能发电水轮机性能的影响规律,对于实海况下潮流能发电水轮机的性能预测、可靠性和安全性的提高以及潮流能发电场多机组排布优化等具有一定的参考价值。通过对潮流能发电水轮机试验模型进行建模,并用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析软件Fluent对处于不同湍流强度下的潮流能发电水轮机性能进行数值模拟,得到其获能系数、轴向力系数及尾流场特性。通过分析数值模拟结果,并与相关参考文献的试验结果进行对比。研究结果表明:湍流强度越大,水轮机获能系数和轴向力系数越小,尾流场速度恢复越快;水轮机后方尾流场纵向和横向影响区域更大。     

苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度长期升温机制分析

在1982—2016年,苏北浅滩及长江口海域春季海表面温度主要呈现出从南至北、从近岸至离岸升温趋势逐渐减小的特征,其中长江口附近海域升温速率最大。研究显示,苏北浅滩及长江口附近海域春季海表面温度的长期升温趋势主要与该海域经向热输送及长江平流热输送的增强有关。进一步的研究发现,春季经向风速的增强导致该海域经向热输送的增加,而春季经向风速的年际及年代际变率又受到太平洋年代际振荡、北极涛动的调控,其中,太平洋年代际振荡指数与经向风速呈负相关,北极涛动指数与经向风速呈正相关,北极涛动指数的年际增加以及太平洋年代际振荡指数的年际降低使得春季南风增强,进而南向的冷平流减弱,北向的热平流增强,使该海域春季海表面温度长期升温。在此过程中,净热通量对其升温过程起到抑制作用,而前冬海温主要是对春季海表面温度的年代际振荡产生重要影响,其主要体现为1982—1999年的升温及2000—2016年的降温过程。     

海洋温差能发电装置中冷水管动力性能分析

不考虑波浪、海流以及平台运动的作用,研究管内流动对冷水管动力性能的影响。基于悬臂输液管道梁模型,通过轴向流速比α、流速角比ψ和切向流速比φ三个进流口流场参数描述自由端边界条件,获得冷水管在内流作用下的控制方程。从流体动力项对管道做功的角度分析发现,φ对管道失稳的临界流速有很大的影响,并且φ=0被认为是对进流口流场的正确描述;然而,通过Galerkin法分析发现,φ=0的进流口流场模型不能解释进流口压降Δp对动态失稳基本没有影响的试验现象。相反,φ≠0的进流口流场模型在使得进流口压降Δp的影响几乎为零的同时,还能够获得较大的临界流速,与Kuiper观察的试验现象相符。切向流速比φ的正确评估是准确预测临界流速的前提条件。     

贵州省纳雍县偏坡寨矿区钼多金属矿地质特征及找矿前景

贵州省钼矿资源丰富,钼矿资源的勘查和开发利用具有重要的经济和战略意义。贵州钼矿主要产出层位为下寒武统牛蹄塘组底部"磷块岩(上磷层)之上的金属层",通过在纳雍县偏坡寨矿区进行钼矿详查工作,基本查明矿区地层层序、分布特征,主要含矿层的性质、产状,控矿构造因素及矿化富集的条件,成矿后构造的破坏影响程度,含矿层的沉积环境特征。该区钼矿层形态、规模、产状、分布严格受牛蹄塘组控制,为在广海静水或斜坡相缺氧还原条件下沉积形成的矿床,受时代控制、地层层位控制、岩相古地理控制明显,具有较大的资源潜力和良好的找矿前景,为进一步寻找钼矿提供借鉴。     

两种湍流模型在潮流能水轮机数值模拟中的适用性研究

在对特定湍流条件下的水平轴潮流能水轮机进行数值模拟时,不同的湍流模型对于计算结果具有一定的影响。为选择合适的湍流模型对所设计水轮机的三维流场进行描述,将采用常用的两方程模型(SSTk-ω与Realizable k-ε)进行数值模拟,得到不同工况下水轮机的性能参数以及水轮机后1.5D处流场的流速、湍流强度分布情况,并进行模型水槽试验,试验值与采用两种湍流模型进行数值模拟得到的仿真值对比表明:在低尖速比工况下,采用SSTk-ω进行数值模拟得到的仿真值比Realizable k-ε更接近试验值,在较高尖速比时,采用Realizable k-ε进行模拟得到的数值更接近试验值;采用两种湍流模型进行数值模拟得到的速度分布具有相似性,但对于湍流强度的预测,SSTk-ω更具有优势。考虑此水轮机的实际工况,选择SSTk-ω湍流模型进行描述更加合理。     

海翼水下滑翔机温盐深剖面仪盐度修正

通过均值过滤及Morison热滞后校正公式对存在温度误差的原始盐度进行修正。经过均值滤波后盐度尖峰现象消失，在温跃层由于热滞后导致的条状盐度抖动现象减小，上下行剖面盐度误差从0.013减小到0.004，总体修正盐度修正率提高3.05倍。结果表明利用该分段修正方法修正水下滑翔机搭载温盐深剖面仪（CTD）存在的盐度“尖峰”及热滞后误差效果显著。     

斋堂岛水域潮流能发电站规划及对附近水域影响

青岛的斋堂岛水域,是我国北方较为典型的潮流能资源区,比较适合进行潮流能的规模化开发。基于Delft 3D-Flow建立斋堂岛及其附近水域的三维水力学模型,并通过实测数据进行校正和验证。在此基础上,考察TSE因子分布和实际水深对电站进行选址和规划,并采用动量损失的方法对电站中的水平轴潮流能水轮机进行模拟,进而对其可能带来的影响进行评估。仿真结果显示:潮流能发电站对区域水位影响较小,最大水位改变不超过3 cm;对区域流速影响较大,在电站附近局部流速下降能够达到50 cm/s,影响范围能达到电站尾流处2.5 km以外。     

基于地理语义的空间关系查询和推理

地理空间中的地物,根据其本体类型具有不同的地理语义特征。受到地理语义的影响,人们在描述几何特征和关系相似的物体之间的空间关系时,所用的词汇是不同的。目前,人们在空间关系的自然语言查询方面的研究主要集中在空间关系描述、空间关系自然语言形式化表达、空间关系自然语言查询语句的转换,以及空间关系自然语言查询的查询接口等方面,没有考虑到地理本体的语义差异,这会使得空间关系的自然语言查询不能符合人类语言和认知的习惯。本文依据一些学者在空间关系的自然语言描述的形式化(主要是线和线、线和面等形状的空间地物之间的关系)研究的基础上,针对不同地理本体类型的空间地物和空间关系自然语言描述词汇之间对应的语义关系有所不同的特点,总结了自然语言词汇在描述空间关系时的对应规则,提出不同特征类型地物和描述词汇之间的规则库设计方法,并设计部分空间地物的规则实例。最后,结合空间关系判断函数,设计具体查询系统实践举例证明。