小型内波实验水槽及其供水、造波与量测系统

本文介绍了作者们设计并制造的小型内波实验水槽系统,它包括水槽、双缸法供水系统、造波与消波装置以及量测与显示手段。实验表明,此系统性能良好,可进行内波科研与教学实验。     

台阶式变深水槽造波的解析研究台阶式变深水槽造波的解析研究

利用特征函数展开法对台阶式变深水槽中推板式造波机造波问题进行了研究,建立了相应速度势和波面的解析表达式。与高阶边界元方法(HOBEM)数值结果进行了对比,验证了本解析解的正确性。通过数值试验,研究了台阶对入射波的影响,同时分析了造波板所在位置（上部台阶）水深、水槽工作区（下部台阶）水深、造波板运动周期和造波板水平位置等因素对生成波浪高度的影响。由此选择合适的造波板所在位置及水深来得到所需要的波浪高度,进而根据需要生成波浪的周期和波幅 来反演造波板的运动。     

台阶式变深水槽造波的解析研究

利用特征函数展开法对台阶式变深水槽中推板式造波机造波问题进行了研究,建立了相应速度势和波面的解析表达式。与高阶边界元方法(HOBEM)数值结果进行了对比,验证了本解析解的正确性。通过数值试验,研究了台阶对入射波的影响,同时分析了造波板所在位置(上部台阶)水深、水槽工作区(下部台阶)水深、造波板运动周期和造波板水平位置等因素对生成波浪高度的影响。由此选择合适的造波板所在位置及水深来得到所需要的波浪高度,进而根据需要生成波浪的周期和波幅来反演造波板的运动。     

不规则波浪数值水槽的造波和阻尼消波

利用MAC(marker and cell)法直接数值求解连续方程和N-S方程.为模拟不规则波长时段连续造波及消除波浪遇结构物后形成的二次反射,采用了源造波法.对开敞边界,采用了海绵阻尼消波和Sommerfeld条件相结合的处理方式.     

分层流水槽箱内垂荡板式内波造波模拟研究

提出了一种新型内波造波方法——箱内垂荡板式造波.应用FLUENT软件的有限体积法,采用k-ε两方程湍流模型封闭RANS方程作为求解控制方程,建立二维数值内波水槽.通过模仿物理造波机运动的数值模拟结果比较表明:箱内垂荡板式造波机生成的内波与理论解十分吻合,与双板联动式造波和平板拍击式造波相比,控制简单,对自由水面的扰动小...     

基于物理造波和主动消波的黏性数值波浪水槽开发

基于推板造波理论和摇板造波理论,在Open FOAM平台上采用重叠网格技术建立黏性数值波浪水槽,并使用一种结合SIMPLE算法和PISO算法的PIMPLE算法对数值模型进行求解。利用开发的数值模型通过数值收敛性测试和网格独立性测试分别重点研究了时间步长、库朗数和网格尺寸对数值精度和计算效率的影响。并对比研究了此数值模型分别嵌入层流模型和湍流模型的计算精度和计算效率。实现的规则波和二阶有限振幅波与理论结果和试验结果吻合,验证了此黏性数值波浪水槽的造波和主动消波功能。基于二维数值波浪水槽,进一步研究了三维数值造波,数值计算结果与理论结果吻合良好。研究结果不仅验证了重叠网格在二维和三维两相流体域中求解运动物体与流场交互的可靠性和正确性,而且为使用此黏性数值波浪水槽解决更复杂的海洋工程问题提供了依据。     

数值水槽内的阻尼消波和波浪变形计算

采用时域内对波面运动位置追踪的边界元方法,建立了一种非线性波浪变形计算的三维数值模式,并借助Spongelayer阻尼消波和Sommerfeld放射条件相匹配的处理方式,开发了一条三维非线性波的数值造波水槽,进而对水槽内的Stokes波进行了波浪变形计算。     

数值波浪水槽消波器的改进与检验

数值波浪水槽技术是一种新兴的水波动力学数值模拟技术, 它能够实现水波现象的精确模拟。作为数值波浪水槽的一个重要功能, 消波技术被用于消除传入波浪在水槽末端的反射效应, 以防止反射波对有效实验区域的污染, 从而保证特定要求的水波实验的精确性。目前被广泛采用的消波技术可分为阻尼消波区和主动消波器两类。     

数值波浪水槽中完全非线性浅水波仿真特性研究

应用基于势流理论的时域高阶边界元方法,建立一个完全非线性的三维数值波浪水槽,通过实时模拟推板造波运动的方式产生波浪。通过混合欧拉-拉格朗日方法和四阶Runge-Kutta方法更新自由水面和造波板的瞬时位置。利用所建模型分别模拟了有限水深波和浅水波,与试验结果、相关文献结果和浅水理论结果吻合较好,且波浪能够稳定传播。系统地讨论造波板的运动圆频率、振幅和水深等对波浪传播和波浪特性的影响,并对波浪的非线性特性进行分析,研究发现造波板运动频率、运动振幅以及水深均将对波浪形态和波浪非线性产生显著影响。结果为真实水槽造波机的运动控制以及波浪生成试验提供了依据,便于实验室设置更合理的参数来准确模拟不同条件下的波浪。     

吸收式造波机和宽式波浪槽

介绍一种宽式波浪槽，槽中设有一组吸收式造波机，它能吸收反射波。     

一种新型浅地层剖面仪试验平台的设计与应用

为探讨浅地层剖面声学影像形成原理,探索不同类型沉积物声学影像特征,厘清不同沉积物厚度的识别算法,采用模块化设计理念研发一套新型浅地层剖面仪室内试验平台。综合室内定位技术、浅剖试验平台尺寸合理性分析技术、直线轨道与换能器之间的固定连接技术和海底声学参数反演技术,形成一个试验高效的新型平台。通过铺设沉积物和布设障碍物,利用浅地层剖面仪进行走航测试,精确识别了沉积物的厚度和障碍物的位置。该平台可为开展理想环境下沉积物厚度和障碍物识别提供较好的测试环境,为声学海洋设备性能检测提供测试平台,也为高校学生和技术人员提供设备使用培训场所。     

小型温差能发电装置换热系统设计与试验

以海洋观测平台温差能供电装置为对象,开展了小型温差能换热系统研究工作。设计了一种换热系统,建立了换热管热传导仿真分析模型,并通过仿真,对换热管关键参数进行了优化。在此基础上,制作了小型温差能发电装置;对换热系统和发电装置进行了试验。试验结果表明,研制的换热系统能够在22.5℃的水环境中3 h内完成热能转换,与仿真结果一致,验证了文中设计的准确性,具有科研参考价值。     

一种多波束换能器水平旋转控制系统的设计

在多波束换能器一系列指标检测中,需要控制多波束换能器在不同方向进行声波的发射与接收。介绍了一种以单片机为控制核心、以伺服电机为执行机构的多波束换能器水平旋转控制系统。经过实际运行,该系统实现了对多波束换能器在水平面内旋转角度、速度的良好控制和显示,并利用该系统对多波束测深仪进行了声学指标检测。     

Flume Experiment Investigation on Propagation Characteristics of Tidal Bore in A Curved Channel

Tidal bore is a special and intensive form of flow movement induced by tidal effect in estuary areas, which has complex characteristics of profile, propagation and flow velocity. Although it has been widely studied for the generation mechanism, propagation features and influencing factors, the curved channel will complicate the characteristics of tidal bore propagation, which need further investigation compared with straight channel. In this study, the flume experiments for both undular and brea...     

Features of Profiles for Currents,Momentum Flux,and a Turbulence Dissipation Rate in Wind-Wave Channel

Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics - Vertical profiles of the mean horizontal currents U(z), the vertical momentum fluxes τ(z), and the turbulence kinetic-energy dissipation rates (TKE...     

Study on Hydrodynamic Characteristics of Wave Turbulent Bottom Boundary Layer Using A Large-Sized Wave Flume

China Ocean Engineering - Experimental studies were conducted in a super-large wave flume, aiming at uncovering the hydrodynamic characteristics involved in the turbulent wave boundary layer of...     

水槽中浅水非线性长波传播的 Boussinesq 数值模拟

浅水非线性长波传播变形中会产生波-波相互作用,为较好地模拟这种现象,在非交错网格下建立了近似在阶完全非线性的高阶 Boussinesq 数值模型.数值模型中采用了混合 4 阶 Adams- Bashforth -Moulton 格式和内部造波技术.数值计算了非线性长波在波浪水槽中的传播变形,计算结果与相关实验数据吻合较好,验证了该数值模型实用性.     

高精度CTD采水器控制系统的设计与分析

本系统是国家“８６３”任务中８１８－０２Ａ项目的重要组成部 和高精度ＣＴＤ测量仪联用,可以完成任意深度、任意时刻的采水控制功能,它采用国内外最新的技术和元器件,打破了原有的采水控制装置的设计思想,使采水器的动作完全合理准确。本文重点介绍其工作原理和关键技术。     

航道测量内业制图系统的开发

介绍了上海航道处引进开发的海图、水运工程图和地形图自动制作软件，包括软件的主要功能、图的管理功能、制图的特点及全要素图的绘制等。