胶州湾流速场的声层析反演研究

采用结合匹配法和经验正交函数法的射线声层析反演方法,针对流场水平分布不均匀特点,使用距离等效分段方法对反演算法进行改进,利用三个断面声层析数据,对胶州湾口潮流场的垂直和水平分布进行反演。与传统方法比较,大大降低与实测流速垂直分布间的偏差,平均偏差小于0.02 m/s,流场垂直分布间的相关系数提高到0.85以上。分析了声传播断面上不同的流场结构,以及涨潮期间在胶州湾团岛附近出现的涡流现象,并计算得到湾口海水流量变化。结果表明,改进的射线声层析反演方法可有效地用于水平分布不均匀流场监测,仅采用少量声学观测站位,即可获得大范围的复杂流场三维信息,有利于近海海洋资源开发、海洋环境保护和船舶航行安全。     

海流流速计算的研究

由于大范围同步连续观测海流流速很困难,这才产生建立一定的理论及方法认真计算海流流速的要求.可是,过去沿用至今的动力计算[1],方法虽简便,但只能计算因密度分布所生的梯度流(或地转流),且存在着既不考虑风力,又不顾及湍流摩擦力,再加无运动面难以确定,即令设法作出浅海订正,其结果又往往与事实不符等根本性缺陷;而如籍Ekman漂流理论计算海流,又仅能计算因风所生的漂流,且还存在着既不考虑海水密度分布,又视海面无倾斜,再加湍流动力粘滞系量难以确定等与实际相差较远的理论依据.近代兴起的一些海流数值计算,又往往都局限于全流或深度平均流速的计算.因此,建立一种既考虑到海洋内部海水分布,又考虑到海面风力外加海面大气压力作用,顾及到海洋中湍流摩擦力,又体现流速随深度变化,而更重要的是应用起来简易的计算海流流速的理论及方法,便成为很需要解决的问题了.     

经验模态分解方法在潮余流分离中的应用

分析了用经验模态分解(EMD)方法处理非平稳信号的基本原理,完成了对实测海流资料的分离,分720h、25h、15h三种情况对EMD方法用于潮余流分离的有效性进行了验证。验证结果表明:EMD方法是一种有效的潮余流分离方法,尤其对于15h以内短期测流资料的潮余流分离具有明显的优势。     

东海东南陆架外缘冬、夏季实测海流FFT分析

使用FFT法首次将东海陆架冬、夏季2次定点ADCP测流资料在频率域内分解成3个部分：不随时间变化的定常海流、周期为6～25h的潮流和剩余流,再将潮流分解为垂向均匀的全流(也称正压潮流)和剩余的斜压潮流。结果表明：夏季测站定常海流、潮流和剩余流能量分别占总能量的5．3％,93．9％和0．9％,而冬季测站分别占10．8％,80．9％和8．4％。夏、冬季测站的斜压潮流与正压潮流能量之比分别为20．7％和4．1％。     

A Numerical Computation Method for Current Field in Tidal zone

- In this paper, a numerical computation method is developed for the computation of current field in the tidal zone, using the well-point method and ADI method. The computational results agree well with the general variation of current field in the tidal zone.     

码头前沿水域潮流观测与分析预报的应用

为满足当前港口工程对精细化潮流预报的需求,通过比较准调和分析、流体动力——数学模型、最小二乘法三种潮流预报方法,认为最小二乘法的调和分析方法最为适用于小尺度水域的潮流预报。该方法选择以定点及漂流观测获取码头前沿水域的实测流况资料,通过分析实测资料,了解所在水域的潮流特征,再结合最小二乘法调和分析,对前沿水域进行定点的潮流预报。     

The effect of internal tides on the vertical structure of tidal current in the North Huanghai Sea

The tidal current is generally predominant in China's offshore areas. The vertical structure of the observedtidal current is quite complicated with the presence of seasonal thermocline. The observed tidal current may be divided into two parts, an averaged barotropic tide current and a variation tide current. A method for studying the vertical structure of tidal current is developed from the constitution and distribution of energy, and the vertical structure of the observed tide current in the North Huanghai Sea is studied on the basis of the method. The result shows that the reason why the energy of the tidal current is concentrated on the neighbourhood of the thermocline mainly lies in the internal tides i under certain conditions, the fact that the direction of the internal tide current above the thermocline is opposite to the one below the thermocline will be able to cause the rotary directions of the observed tidal current above and below the thermocline to be in opposite. The interaction between th     

水平轴海流能发电机叶片设计与性能分析

全球海洋蕴藏着丰富的海流能,合理利用海流能可以有效缓解能源危机。以额定工况下获能系数达到最大值为目标,利用叶素-动量理论设计了150 kW水平轴海流能发电机的叶片。使用叶素-动量理论结合普朗特修正和葛劳渥修正的方法,预测了海流机在不同尖速比以及不同桨距角下的水动力性能,分析了攻角和载荷沿着叶片径向的分布规律。使用CFD方法计算了海流机在不同尖速比下的水动力性能,并与理论方法的计算结果进行了比较。理论方法和CFD方法的结果均表明,所设计的海流机最大获能系数位于设计尖速比处,证明基于叶素-动量理论的水平轴海流机叶片设计方法是有效的。     

一个潮流不对称计算方法及其在北仑河口的应用

河口近岸海域潮流不对称对于物质输运、地形地貌变化有重要作用,因此研究河口近岸海域潮流不对称具有重要的意义。从统计学角度出发推导了一种潮流不对称的计算方法,并将该方法应用于全日潮类型的北仑河口。研究认为:从三阶原点矩出发推导的计算方法能够合理的量化潮流不对称;潮流不对称的方向由分潮的相对相位决定,不同分潮对潮流不对称的影响大小由其相对振幅和相对相位共同决定;在正规全日潮海区,三阶原点矩即可满足对潮流不对称的计算。北仑河口潮流表现为落潮流速占主导,潮流不对称空间上表现为口门强于外海,浅滩强于深槽。     

湄洲湾潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法,建立了湄洲湾海域二维变动边界潮流数值模型,通过计算得到最大潮流分布、同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。     

基于相对运动考虑海流影响的拦截弹布放方法

为了提高海流影响下的悬浮式深弹拦雷概率,建立了海流使悬浮式深弹布放位置产生偏移的简化模型,分析了采用非标准射击条件修正方法进行海流修正的不足,进而提出了基于相对运动的海流修正方法,计算得到了考虑海流影响下的悬浮式深弹布放参数;然后通过计算机仿真理论验证了是否考虑及修正海流影响对悬浮式深弹拦雷效果的影响。 结果表明:当鱼雷报警距离为远,海流流速为 3 kn 时,修正海流影响能够使悬浮式深弹的拦雷概率提高 10% ~20%。     

海州湾及邻近海域潮流数值计算

采用不规则三角形网格的分步杂交法，建立海州湾及邻近海域二维变边界潮流数值模型，计算得到最大潮流分布、同潮时线与等振幅线、潮流椭圆、潮致欧拉余流分布及不同时刻潮流场分布。     

南海东部区域的海流状况--Ⅲ.海流的经验模分解和Hibert谱

介绍了经验模分解方法和Hilbert变换，指出这种方法的优越性。并用此方法对南海东部区域的海流资料进行处理。分析了该区域海流的频率结构和波谱性质以及它们随时间的变化，给出了一些特征值。     

基于BP神经网络的高频地波雷达海流空间插值

高频地波雷达是海洋环境监测的重要手段,当前已经实现对海流的业务化观测,但是外部因素常引起海流空间探测的不连续性。为解决此问题,尽量保障区域数据的完整性和准确性,本文将BP神经网络技术与空间插值相结合,建立了海流的BP神经网络插值模型,并进行了针对实测数据的缺失插值仿真,通过与反距离权重法和线性插值法插值结果的对比,分析该模型在区域海流大面积缺失、流速整体较大和流速整体较小3个方面的性能。结果表明,BP神经网络插值模型的海流预测效果明显优于其他两种方法,且在流场数据大范围缺失下也取得了良好的效果。     

A three-dimentional model of the northeast East China Sea, with application to the M2 current field

A simple three-dimensional tidal model is used to examine the M2 tidal current distribution in a northeastern part of the East China Sea, especially the vertical variation of the current in the region. Computed M2 current is compared with observations available and found to be in good agreement.Main features of the calculating method in this study are: (1) Vertical variation of the tidal current is taken as a funetion of the depth-mean velocity: (2) the method is applicable to a variety of the vertical eddy viscosities; (3) it has a fine vertical resolution, especially near the sea bootom. So, this method not only enables us to get a steady state solution easily but also depicts effects of the friction on the vertical variation of the current much better.     

基于TerraSAR-X卫星数据的内孤立波参数和海表流速信息提取的探索研究

本文利用TerraSAR-X(TSX)卫星于2010年4月22日在南海东沙岛附近海域获取的数据进行海洋内孤立波动力要素和海表流速信息的提取研究。基于TSX数据的后向散射强度信息,利用经验模态分解法得到内孤立波半波宽度,再利用两层模型法和参数化法计算得到内孤立波振幅和相速度。反演结果显示,利用参数化方法得到的振幅(约21～39 m)和两层模型法得到的相速度(约1.07 m/s)与历史实测资料较为一致。进而利用TSX的顺轨干涉数据获取研究海域内的多普勒速度,再分别采用M4S模型法和直接分离法处理,进而提取海表流速。结果显示,两种方法得到的海表流速的全场平均值较为一致,均为1.10 m/s左右。M4S模型法对流速最大值的改变量较大而直接分离法对流速最小值的改变量较大。M4S模型对内孤立波波峰线区域海表流速的修正大于无内孤立波的海域。最后,基于KdV方程计算得到内孤立波引起的表面流的流速约为0.28 m/s,对反演出的海表流速贡献占比23%。     

埕岛油田潮流、风海流预报系统的研制与应用

在埕岛油田潮流、风海流预报系统中应用了整体潮流预报法,结合对本海域潮流实测资料,研究编制成操作简便、功能强大的潮流预报应用软件,实现了对埕岛海域潮流和风海流的即时预报,用于指导油田生产管理,并取得了较好的效果。     

确定海洋平台钢裂纹扩展曲线的快速方法

提出了一种确定海洋平台钢裂纹扩展曲线的快速方法。该方法可以综合利用以往的经验数据和当前试验数据确定表面疲劳裂纹扩展速率曲线。与传统的只能利用当前试验数据确定表面疲劳裂纹扩展速率曲线相比。其可利用信息量大幅度增加,所以在精度相同的情况下,可以节省大量试件;而且在试样数一定的情况下。又可大大提高预测精度。文中还给出了海洋平台钢试验对比实例。     

海洋结构物小尺度桩柱的水动力系数研究与进展

本文主要归纳了基于Morison方程求解小尺度桩柱的水动力系数方面的研究成果。分别从单桩柱和群桩两个方面对水动力系数的研究成果,包括纯波、波流混合、横向力、直立桩柱、倾斜桩柱、复杂结构桩柱、粗糙度等进行了阐述,给出了在波流条件下水动力系数的变化规律;归纳了当前水动力系数的求解方法;介绍了在水动力系数的物模实验、数值仿真以及实验数据处理方法上的研究进展,并提出了相关研究的建议。     

渤海湾潮致余流数值模拟研究

为了研究渤海湾潮致余流,运用Mike21模拟了渤海湾潮流场,揭示出潮波运动的规律,得到渤海湾的潮流场,在涨潮时最大流速为1.4m/s,落潮时最大流速为1.12m/s。根据欧拉余流的定义计算了潮致欧拉余流场,其最大流速为0.2m/s,中值为0.005m/s,在渤海湾北部区域和南部东营附近存在环状结构。在渤海湾不同位置释放自由粒子,通过粒子的运移路径发现渤海湾拉格朗日余流呈现双环结构。运用欧拉方法和拉格朗日方法分析渤海湾潮致余流场,阐明了渤海湾潮致余流的精细结构,可为渤海湾营养盐、沉积物或者污染物质的长期输送以及浮游生物、鱼卵等的迁移和分布规律等提供动力学基础。