海上浮式风机气动性能数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法,基于RANS方程和SST k-ω湍流模型,对OC3-Hywind Spar浮式平台支撑的NREL5 MW风机进行气动性能模拟。对固定式风机的数值模型做网格无关性验证,同时考虑垂直风切变的影响,并将数值结果与NREL设计数据进行对比以验证模型的有效性。在FLUENT软件中,设定嵌入式滑移网格和用户定义程序(UDF)来模拟风机叶轮随平台的周期运动,分别研究浮式平台的纵荡、纵摇和首摇运动对风机气动荷载的影响。数值结果表明平台的纵荡和纵摇运动对输出功率影响较大,且平台运动幅值越大周期越低,其气动荷载变化越剧烈。合理控制平台的运动幅值对提高浮式风机的发电性能和疲劳强度有很大作用。     

太平洋海表温度异常数值模拟试验

本文用中国科学院大气物理研究所二层全球大气环流模式和四层太平洋环流模式所组成的海气耦合模式(CGCM)以及它们各自独立数值积分时所形成的模式气候场,以观测到的大气环流资料和海表温度为初条件,采用逐月海气耦合方案;同时对海气相互作用各项进行修正,以消除模式气候场的系统性偏差,模拟1988—1989年太平洋海表温度异常(SSTA)。试验结果表明,虽然CGCM中大气部分和海洋部分各自独立的数值模拟都存在着系统性误差,但对海气相互作用项进行修正,则可有效地改进模拟结果;采用这一修正方案,模式模拟出观测到的1988年9月、10月太平洋SSTA的基本特征。例如150°E以东整个赤道太平洋的负海温距平,赤道西太平洋地区和北太平洋副热带地区以及几乎整个南太平洋地区的正海温距平。进一步数值积分表明,模式不仅对太平洋SSTA及其季节演变,而且对年际变化(例如1989年5月以后赤道太平洋La Nino事件的终止过程等)也有一定的模拟能力。另外,文中还分析讨论了试验过程中所存在的问题及进一步所要开展的工作。     

海南岛海水池塘养殖遥感监测与时空变化分析

以Landsat TM/OLI卫星影像为数据源,采用面向对象的分类方法对1990、2000、2010和2015年4个时相的海南岛海水池塘养殖信息进行提取,利用景观格局指数和质心迁移模型研究海水池塘养殖的时空变化特征及其对近岸生态环境的影响。结果表明,1990—2015年海南岛海水池塘养殖面积持续增长且区域差异明显;空间上表现为从西南向东北的迁移;养殖区景观格局趋于破碎化;池塘养殖的扩张侵占了红树林等自然湿地,严重破坏了沿岸生态环境。研究表明海南岛的海水养殖业需要合理的规划布局和科学的改造升级。     

海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟

本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟,通过地形敏感性试验,探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明:控制试验（CNTL）海风于15时左右达到强盛。无地形试验（FLAT）中,水平方向上,海风持续时间缩短,南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5 km,海风强度减弱1 m/s左右,海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区;垂直方向上,海风碰撞位置向西、北方向移动,高空回流高度降低,海风厚度减小,垂直环流强度减弱2~6 m2/s2,海风锋附近的垂直速度减小10 cm/s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为:在动力方面,由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失;在热力方面,地表吸收净辐射减少,导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%,这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小,最终造成了海风的减弱。此外,通过两组削山试验,发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小,同时海风垂直环流结构也相应发生改变,其中移去黎母山脉（RMLM）对海风环流结构的影响大于移去五指山脉（RMWZ）。     

海南岛地形及热源对气流影响的数值模拟试验

本文应用一个静力平衡四层中尺度模式,数值模拟了海南岛地形及热源对周围海域上空气流的影响。模拟结果能较好地解释海南岛附近海域风速分布的一些特征和前汛期南海北部上空超低空急流的形成。     

黄海海浪季节变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式SWAN,研究了黄海海浪有效波高的季节变化特征及相关的物理过程。结果表明,在黄海的大部分区域,混合浪有效波高的最大值出现在冬季,而最小值则基本出现在夏季。北黄海北部和山东半岛南岸的近海海域呈现稍微不同的季节变化,有效波高的最大值出现在春季。全年4个季节中混合浪有效波高的空间分布基本一致:均在济州岛西南最大,沿黄海中部区域向北和由中部区域向近岸区域逐渐减小。黄海海浪为风浪占主,涌浪有效波高远小于风浪有效波高。在黄海的大部分区域,白冠耗散和四波非线性相互作用对黄海海浪的季节变化均至关重要;对于外海区域,四波非线性相互作用更为重要,而对于近海区域,白冠耗散则影响更大。本研究旨在研究黄海海浪的季节变化特征及其物理过程,为进一步探讨该海域海浪在其他时间尺度上的变异特征和动力学过程提供研究基础。     

海南岛海鱼寄生复殖吸虫补遗

1990年作者《海南岛海鱼寄生复殖吸虫》一书正式出版,同年秋季(10-11月)及1992年春季(3-4月),作者又先后两次赴海南岛进行海鱼吸虫采集,取得标本经整理鉴定共有26种系原书中未曾记载者,其中有4种为新种。现将新种描述于后,并附新记录名录。文中测量单位均为mm,卵子为μm。模式标本保存在中国科学院海洋研究所。     

渤海海水漂移过程的数值模拟和试验

建立了一个包含潮流作用的准定常海水动力学模式，利用实测风资料和计算的潮流场对辽东湾中部的冰块漂移过程进行数值模拟，模拟的冰块漂移过程和实况基本一致，表明模式具有反映冰漂移过程动力特征的能力，通过对各动力因子的数值试验，说明引入潮流作用的必要性，并分析了各动因在冰漂移过程中的作用。     

南海海表温度时空分布特征的数值模拟

应用混合坐标HYCOM海洋模式模拟得到南海海表温度17年(1992～2008)的逐月资料,利用经验正交函数分解方法(EOF)得到南海海表温度的时空分布。通过与前人的分析结果进行对比,各个模态的方差贡献率与空间分布型基本一致,说明利用模式模拟可以达到与观测相当的效果。在此基础上,对第二,第三模态的时间系数应用Morlet小波分析,发现均存在半年周期变化,但年周期变化存在明显差别。     

海西湾潮流、COD扩散运动的数值模拟

本文采用ADI方法模拟了海西湾的潮流、水位场和COD扩散运动，所得结果与观测值符合较好。计算结果表明：海西湾自净稀释能力良好；扩建后的薛家岛码头，若以0．5t/d的COD负荷量排放，整个海湾水均属一类水质；如果以二类水质标准来评价距离码头500m以外的海域，薛家岛码头的最大COD负荷量可达2．3t/d。     

黄海海浪天气时间尺度变化的数值模拟研究

利用第三代海浪数值模式(SWAN)系统研究了黄海海浪有效波高的天气时间尺度变化的时空分布特征和相关动力学过程。结果表明黄海海浪有效波高的天气变化强度(S_W)具有显著的时间变化特征和空间分布特征。其多年平均值在黄海的中东部存在由南向北延伸的高值区,同时向两侧近海区域逐渐减小。S_W在冬季最大,夏季最小。从11月到翌年5月,S_W月气候态平均值的空间分布与其年平均值的空间分布类似;从6月到同年10月,S_W的月气候态平均值在黄海与东海的分界处存在较强的由黄海到东海的空间梯度。进一步分析表明黄海海域的S_W以风浪占主,涌浪的贡献远小于风浪贡献。数值实验表明,黄海海浪有效波高的天气时间尺度变化主要是由大于天气变化周期的海面风强迫通过四波非线性相互作用产生的。     

一次黄海海雾的三维数值模拟研究

本文利用 1个考虑了地形效应、植被影响、长波辐射、地表能量收支、液态水的重力沉降等影响雾的形成和发展主要因子的三维海雾模式 ,模拟了 1995 - 0 6 - 0 1发生在黄海的 1次实际海雾过程 ,分析了海雾生长、发展和消亡过程中液态水含量和其它物理量的三维时空分布变化特征。结果表明 ,该模式能较好地模拟出黄海海域实际的海雾生消过程 ,对海雾的三维结构有一定的模拟能力。     

海西湾潮流、COD扩散运动的数值模拟

本文采用 ADI 方法模拟了海西湾的潮流、水位场和 COD 扩散运动,所得结果与观测值符合较好。计算结果表明:海西湾自净稀释能力良好;扩建后的薛家岛码头,若以0.5t/d 的 COD 负荷量排放,整个海湾水均属一类水质;如果以二类水质标准来评价距离码头500m 以外的海域,薛家岛码头的最大 COD 负荷量可达2.3t/d.     

渤海海效应暴雪微物理过程的数值模拟

采用RAMS4.4中尺度数值模拟结果,分析了2008年12月4～6日1次渤海海效应暴雪的微物理过程。结果表明:(1)在降雪初期,云中水物质包含云水、雨水、霰、冰晶和雪晶,及地水物质为雨水和霰。随着温度的降低,中后期仅存冰晶和雪晶,产生降雪。由于整个过程以降雪为主,降雨时间短暂,通常忽略降雨,称为降雪过程。(2)本次海效应暴雪的微物理过程表现在两方面:一是"播撒-反馈"机制,二是合适的冰相过程。这两种过程均有利于降雪增幅。(3)西风槽前产生的环境云和冷空气流经渤海暖海面时形成的海效应云之间在合并时发生"播撒-反馈"作用,前者是中云,后者是低云,前者从上层播撒冰晶和雪晶到下层,使得降雪增强。(4)微物理过程另一个有利因素是环境温度,本次强冷空气使得降水云中的温度在-10～-15℃之间,有利于树枝状冰晶的增长,从而产生强降雪。强降雪发生在强上升运动、高相对湿度和适宜的温度的叠置区域。     

人类活动影响与三大洋海表水温的变化及数值模拟

本文利用实测的全球气温、海表水温资料以及全球海气耦合气候模式的控制试验与CO2加倍试验模拟结果资料来探讨人类活动对三大洋海温的可能影响.结果表明:近百年来三大洋海温总体呈现上升趋势,但太平洋海温有其独立变化特点;FGOALS1.0_g耦合模式有较好地模拟三大洋海温的能力;模式模拟结果证实了人类活动影响(CO2浓度增加)将会使全球气候变暖;但模式模拟结果没有证实由于CO2浓度增加会导致三大洋海表水温明显的增高趋势.     

晋江海域海水淡化排海盐度场三维数值模拟

本文运用MIKE3数值模拟软件,建立了晋江海域海水淡化排海三维温、盐扩散模型,模拟了不同潮期、潮时盐度的水平和垂直方向扩散情况。结果表明,浓海水排海后盐度分布受水位和流速的影响,水位越高、流速越大,稀释和扩散作用越明显,在垂向上的扩散距离越小。规模20万t/d海水淡化工程浓海水排放对附近海域盐升的水平影响在几百米范围内,垂向影响在3 m以内,且随着水位和流速的增加在水平和垂向上能够较快稀释扩散,在附近不存在环境敏感区的情况下,不会对海洋环境造成显著影响。     

海底孔压对波浪响应试验研究及数值模拟

孔隙水压力在海底土尤其在砂性海床中扮演着一个非常重要的角色.波浪的周期性加载作用,在砂土及粉土中产生超静孔隙水压力,其幅值大小是海床发生液化破坏的控制因素.在海上工程的历次调查中发现孔压引起许多液化破坏现象,如粉土海床的塌陷、凹坑、坡度较大处的粉砂流及构筑物基础周围的过量冲刷造成石油管架下沉等等,因此研究海床中孔压对波浪的响应具有重要的理论意义和实践意义.     

海南岛博鳌港洪水过程模拟

采用一个包括陆地淡水径流和风暴潮影响的模型计算了海南省博鳌港的洪水水位。模型中的外海潮汐考虑K^1和O^1分潮，风暴增水和河流流量的变化过程采用峰值函数的形式模拟，取得了与实测结果相近的计算结果。模拟实验表明，洪水水位峰值与河流洪峰流量，风暴增水峰值，系统的过水断面形状以及洪水历时的长短等因素有关。对于博鳌港口门通航条件整治，采用复合的梯形过水断面最为合适，因为相对于天然的口门过水断面，复合梯形断面能使湾内的最高洪水水位下降约20％。     

东中国海潮流结构数值模拟与分析

采用FVCOM海洋数值模式建立了东中国海三维潮汐潮流的数值模型,并模拟了该海域的潮波运动。通过潮流的数值实验结果与实测结果的对比分析发现,半日分潮流的最大流速值随经度和纬度的增加逐渐减小,且极值点出现的深度呈递增趋势;最大流速的流向从低纬至高纬右旋,但随经度增大会发生左旋,流向极值点深度随纬度增大会逐步减小。低纬度海区的全日分潮流最大流速值高于高纬度海区;最大流速的流向的变化与半日分潮流相同,但流向极值点深度随经度增大会逐步增加。在垂向上,半日分潮流最大流速随深度的增加先增大后减小,最大流速的流向在流向极值点深度的上层右旋(顺时针),在下层左旋(逆时针);全日分潮流的最大流速在垂向上呈递减趋势,其流向同样是在流向极值点深度的上层右旋,在下层左旋。     

青岛麦岛污水处理厂工程海沿岸近岸流的数值模拟

采用动量方程、波数矢量无旋和能量守恒关系对青岛市麦岛污水处理厂工程海区近岸流进行了数值模拟计算，计算结果表明本文提出的近岸流的计算方法是适合工程应用的。采用该模型对沿岸规则波产生的近岸流流场进行数值模拟是简便可行的。