A Finite Element Solution of Wave Forces on Submerged Horizontal Circular Cylinders

In this paper, a numerical model is established for estimating the wave forces on a submerged horizontal circular cylinder. For predicting the wave motion, a set of two-dimensional Navier-Stokes equations is solved numerically with a finite element method. In order to track the moving non-linear wave surface boundary, the Navier-Stokes equations are discretized in a moving mesh system. After each computational time step, the mesh is modified according to the changed wave surface boundary. In order to stabilize the numerical procedure, a three-step finite element method is applied in the time integration. The water sloshing in a tank and wave propagation over a submerged bar are simulated for the first time to validate the present model. The computational results agree well with the analytical solution and the experimental data.Finally, the model is applied to the simulation of interaction between waves and a submerged horizontal circular cylinder.The effects of the KC number and the cylinder depth on the wave forces are studied.     

青岛市海洋产业结构分析及优化对策

随着全球海洋经济的飞速发展,海洋产业结构的优化升级问题引起各国的普遍关注。本文在借鉴国际经验的基础上,针对青岛市的具体情况,通过海洋产业的部门分析法,对目前的海洋各产业产值进行排序,分析目前青岛市海洋产业结构存在的问题,提出相应的对策建议。     

基于断层正则化的网格层析反演在深度域速度场建模中的应用

网格层析反演技术是当前深度域建模的主要方法,但其通常只能获得平滑的速度结构,因此其对于碳酸盐岩,火成岩,复杂断块区域,网格层析反演技术网格层析方法无法精确描述该区域的速度突变特征。本文基于预条件正则化理论,实现了基于断层和层位约束的网格层析成像,其可在网格层析速度反演时,使其速度更新平滑不跨越速度突变界面的位置。模型和实际数据反演效果表明,该方法可以显著提高速度反演精度,保持速度突变位置两侧的速度真实变化,有效解决了常规层析成像技术对速度突变位置处速度刻画不精确的问题。     

复小波框架联合多模型自适应减法在莺歌海盆地地震数据多次波剔除中的应用

莺歌海盆地发育一系列泥-流体底辟构造与断裂,地震资料受浅层气和底辟构造的影响,其下覆地层在地震剖面上表现为模糊区,内部反射杂乱且能量较弱,而鸣震、自由表面和由浅层气产生的多次波类型复杂,能量又太强,常规的多次波剔除方法极易造成多次波残留或损伤一次波。复小波域的联合多次模型自适应相减方法是一种在连续小波框架下使用非固定维纳匹配滤波器进行多道处理的多次波剔除技术,适合于弱信号地区的多次波剔除处理,本文在详细阐述复小波域的联合多次模型自适应相减方法原理的基础上,将该方法引入到莺歌海盆地的多次波剔除处理中,有效压制了该区域地震数据的多次波,显著提高了该弱信号区域的信噪比。     

Ø215.9 mm四牙轮取心钻头设计与应用

针对硬岩及复杂地层取心钻进效率低、钻头寿命短的问题,依托“深海钻探技术与工程支撑”项目研制了?215.9 mm四牙轮取心钻头。通过合理布置牙轮角度与分布、优化取心结构,有效提高岩心采取率,保证钻头在硬岩中的钻进速度与可靠性。在之前进行了陆地试验和海洋试验并不断优化改进的基础上,本次在内蒙古自治区呼和浩特市清水河县首次进行了实验性的地热勘探取心施工,全段地层均为高研磨性、高硬度花岗岩,取心困难。采用?215.9 mm牙轮取心钻头配合常规的取心钻具,钻进效率达1.2 m/h,岩心采取率为70%~90%,取得了较好的应用效果,为海洋钻探硬岩取心提供了技术保障。     

扩张式随钻扩孔器扩孔机构流场分析与优化

随钻扩孔是大洋钻探跟管钻进工艺的关键技术环节,扩张式随钻扩孔器通过压差控制刀翼的张开和闭拢,扩孔率大,可有效实现套管跟管钻进。设计了悬臂式扩孔器,采用偏置式喷射孔布置对刀翼进行冲刷,运用计算流体力学理论,采用标准k-湍流模型,对喷射孔在不同角度和直径下的流场进行模拟分析。模拟结果表明：作用于扩孔刀翼切削齿的流体速度和动压力受喷射孔角度、直径和环空钻井液综合影响;随着喷射孔角度α从40°递增至90°,作用于切削齿的流体速度呈类余弦曲线变化;随着喷射孔直径d从4 mm增大到10 mm,作用于切削齿的流体速度和动压力呈抛物线型变化;综合考虑冲刷效果、加工性能和喷射流体与环空钻井液的相互作用,优选α=70°、d=8 mm。陆地试验和浅海试验证明,扩张式随钻扩孔器结构功能可行,扩孔尺寸满足套管正常跟管钻进需求,优选的喷射孔角度和直径可对刀翼形成良好冲刷,有效防止泥包产生。研究成果可为大洋钻探不同规格的随钻扩孔器设计提供参考依据。     

旱区不同层状结构土壤的水分运移过程与模拟

针对位于干旱-半干旱气候带的我国西北部矿区生态修复过程中重构层状土壤水分运移规律不清等问题,通过设置不同层状结构土壤进行水分运移入渗试验,监测土壤剖面水分变化,采用Hydrus-1D模拟降雨入渗过程,从土壤水分、水势和水通量3个方面揭示层状土壤水分运移特征,并基于优化后的模型进行情景模拟,探究夹层特征对浅层土壤水分运移的影响。研究结果表明,夹层明显改变了土壤水分的分配与运移过程,土壤水势在夹层界面连续分布,而土壤水分在夹层界面发生突变;虽然黄土夹层和风化砂岩夹层都阻滞了土壤水分的下渗,但其阻滞原理不同,前者表现为黏质夹层渗透性能差导致夹层以上土壤水分滞留,后者归因于粗质夹层土壤基质势小造成水分持留在上部黏质土壤中;根据不同夹层属性的情景模拟结果,提出在风积沙40 cm深度处设置20 cm厚的黄土夹层有利于提高夹层以上土壤水分以供植被利用。研究探明了风积沙区充填黄土对土壤水分运动的影响,并为土壤类型以风积沙和黄土为主的我国西北部矿区在生态修复中的土壤重构方式提供了参考依据。     

台风“狮子山”并入温带气旋过程及引发东北强降水的分析

使用常规观测、最佳台风路径数据、风云二号气象卫星亮温(Black body temperature equivalent,TBB)、全球协同探空站资料和NCEP/NCAR全球再分析资料,对2016年第10号台风"狮子山"并入温带气旋过程中,二者相互作用下引发的东北地区强降水进行了分析。结果发现,台风"狮子山"并入温带气旋过程中,其结构由对称的热带涡旋云系向非对称斜压云系发展,最终演变为成熟的温带气旋云系。受温带气旋的影响,台风"狮子山"逐渐进入到强垂直风切变环境,台风涡旋环流、水汽输送、垂直运动呈现明显的不对称和垂直向西倾斜结构,暖心结构遭遇破坏,水汽输送逐渐远离台风环流;台风影响下的高低空急流有利配置对温带气旋形成正涡度平流输送,伴随着锋生作用,使得温带气旋获得动力和能量而发展。对东北地区强降水的分析发现,台风并入温带气旋过程中,温带气旋加强发展,带来了增强的动力、水汽和能量的输送,是引发东北地区强降水的主要原因,降水主要发生在暖平流带中,600 h Pa与900 h Pa之间的厚度梯度大值区对强降水的落区具有很好的指示,强低层辐合、高层辐散,促使强的垂直上升运动,配合强暖平流和充沛水汽的输送,对应着强降水的发生。高层弱的干冷空气缓慢向低层侵入,使得降水持续时间长、结束缓慢。降水总体具有持续性,伴有较强对流降水的发生。     

内蒙古农牧交错带草地生产力对气候要素的响应——以多伦县为例

利用内蒙古农牧交错带多伦县50余a的气候资料,基于Miami和Thornthwaite Memorial气候模型,分析了该地区草地生产潜力对气候要素的响应。结果表明,Thomthwaite Memorial模型更能反映草地生产潜力随气候要素的变化规律。温度升高和降水增加均对当地草地生产潜力起正作用。其中,相对温度而言,降水对草地生产潜力的限制作用更为明显。另外,利用多伦县1999～2002年的畜牧业统计资料,对天然草地和人工草地的有效生产潜力和实际产量作了对比,其中天然草地的草地生产潜力开发度很低,仅为26％,具有很大的开发空间。人工草地的实际产量和草地生产潜力开发度相对更高,显示了它作为提高该地区牧草产量有效途径的可能性。最后通过对比多伦县2000～2002年的理论和实际载畜量,提出该地区草原处于高超载状态,平均超载率高达79．3％。     

基于WebGIS的沁河流域气象站雨量资料共享系统

以沁河流域气象站雨量资料共享系统为实例,从基础地理信息数据格式转换、区域站点地理信息数据文件建立、地图文档和服务的实现、Web应用开发、雨量资料处理等方面,介绍了在ArcGIS Server框架下WebGIS的快速构建过程,并介绍了沁河流域区域气象站雨量资料处理方法、WebGIS环境下的雨量监控、GIS测量工具应用及该系统在市、县气象局汛期业务、服务工作中的应用效果。