基于三轴加速度的波浪测量技术研究

以浮标为载体,以TMS320C6416型DSP处理器、三轴加速度传感器、电子罗盘为硬件电路核心,利用加速度频域二次积分的波高计算方法以及三轴加速度倾角补偿电子罗盘的波向测量方式,进行海洋波浪要素测量技术研究,获取了某一海域不同时段的波浪特征值。     

基于图像测速的波浪破碎两相速度场测量方案探讨

针对波浪破碎试验中气泡区速度与水体速度无法同时测量的难题,基于实验室条件,搭建了粒子图像测速（PIV）和气泡图像测速（BIV）系统,采用声学多普勒测速仪（ADV）对PIV测量精度和不同场景下BIV测量精度进行了细致的验证,并设计多种试验方案以期实现BIV与PIV的同步耦合测量。试验结果表明,7W激光+后置灯的优化照明方案,其耦合测量的气泡区速度代表参数与标准BIV照明方案的结果误差小于5%,且耦合测量的气泡区下方水质点的速度曲线与标准PIV测量结果吻合,表明该改进方案满足PIV与BIV耦合测量的条件。本文实现的PIV与BIV耦合测量有利于优化测量和分析工作,减小破碎波浪重复生成的影响,有利于提高测量精度,为大范围波浪破碎速度场的快速测量提供了新的方案。     

港口GPS控制测量若干问题的分析

根据广州至沙角和大鹏湾两个测区的控制点精度改造项目实施情况，分析在港口进行高精度GPS制测量的特点以及平差计算的有关问题，提出在港口进行高精度GPS控制测量若干问题的解决办法。     

利用涌浪滤波器提高水深测量精度的实践

采用涌浪滤波器技术可以降低波浪引起的误差,通过对涌浪滤波数据的有效性分析和数据处理,对比分析了涌浪滤波器应用前后水深测量精度的变化。实际应用效果表明,水深地形测量精度可提高1倍以上;提出了使用涌浪滤波器的注意事项。     

基于海洋监测设备水动力试验的波浪测量系统研制

针对传统分布式波浪测量系统缺乏总体监控管理、采集同步性不高的问题,研制一种新型分布式波浪测量系统。系统由多个前端数据采集器和数据监控管理服务器组成。系统完成上电加载后,数据监控管理服务器首先对前端数据采集器的时间同步。数据采集器对采集进行精确定时、触发和同步控制,从而同步采集多通道数据。数据监控管理服务器实现对波高、周期数据的实时监控、统计分析、存储、查询和下载。多组不同工况比对试验表明,新型波浪测量系统不仅对试验数据具有较好的监控管理能力,且测量准确,具有较好的应用前景。     

海域使用面积测量精度的探讨

讨论了海域使用面积的计算方法以及海域使用面积测量的误差来源,分析了海域使用面积测量的精度,并给出了实例分析;根据实例分析,建议提高《海籍调查规范》中对离岸的界址点精度要求,建议大范围面积测量的面积计算在椭球面上计算。     

基于非静压模型的波浪空间聚焦研究

为研究波浪聚焦特性,分析极端波浪的产生机理,采用非静压模型通过数值模拟的方法对波浪聚焦的影响因素进行了详细研究。本文采用SWASH非静压波浪模型,模型垂向均匀分三层以保证足够的色散精度以及非线性精度来高效准确的模拟波浪在变化地形上的传播。研究发现在最大波浪未发生破碎时,波浪在半圆形凸起斜坡浅滩上传播,波浪聚焦是波高增大的最主要原因。初始kR(波数与浅滩半径乘积)值对波浪在该地形上的聚焦特性有着重要影响。初始kR越大,最大波高位置距聚焦地形坡脚的距离越远。当kR在1.4π~4.05π之间时,随着kR的减小,最大相对波高先增大后减小,当kR=2.45π时,最大相对波高达到极大值,可达2.48倍初始波高。     

水深测量的误差因子分析

简述了现代海洋水深测量的基本特点;定性和定量地分析了由船速效应、波浪效应、定位中心偏心效应,以及测深仪发射声波延迟效应等测量环境效应引起的测量误差;推导了测量环境效应误差改正公式。计算机数值模拟结果表明,波浪效应是引起水深测量误差的主要因子。针对海洋水深测量环境效应的特点,提出了一些提高测量精度的方案和建议。     

基于有限傅立叶级数法的浮标测波算法研究

针对精确测量波浪参数的问题,研究了波浪浮标测波算法.该算法对浮标采集的波浪运动速度谱进行带通滤波,进而对波浪速度谱和方向波谱进行处理和分析,最终通过有限傅立叶级数法计算波浪的有效波高、跨零周期和谱峰波向.通过模拟仿真和湖上对比测试,验证了算法的有效性和准确性,测量相对误差维持在2％～10％范围内.该算法可应用于装载GP...     

水下拖曳体有关问题的初步探讨

本文介绍了通过海上实验及理论分析研制的拖曳体。同时对拖曳体的流体动力布局及其微调装置进行了阐述。该拖曳体经过多次海上实验结果表明：在拖速6—10节时，稳定性良好，下潜力大，阻力较小，可以控制机翼冲角的大小来增减下潜力，改变下潜深度，使其行驶于“锯齿形”的剖面上，随深度的变化自动记录温、盐度。如拖速8．5节，     

由模拟波面统计分析波高－周期联合分布

阐述以实测或拟合海浪谱为靶谱，用等能量分割法作波面数值模拟，从而利用模拟波面统计分析波高（Ｈ）－周期（Ｔ）联合分布。对波候的Ｈ－Ｔ联合分布、长时段海浪连续记录的Ｈ－Ｔ联合分布以及风浪、涌浪和混合浪的Ｈ－Ｔ联合分布进行了讨论。结果表明，只要已知特征波高和周期，就可反演出模拟波面，进而估测Ｈ－Ｔ联合分布情况，这对了解与各种特征波高对应的周期问题及在海洋工程应用上有一定的参考意义。     

基于SVI方法的折射波信噪比改善效果研究

折射波在地震勘探中有非常重要的作用,但由于近地表噪声等因素影响,折射波在地震记录上往往能量较弱,信噪比较低。因此,Bharadwaj、Mallinson等提出了超虚拟折射干涉法(Supervirtual refraction interferometry-SVI),用于提高折射波的信噪比。在此基础上,结合正演模拟数据和实际资料,对该方法的抗噪性以及相关叠加道数、褶积叠加道数等因素对处理效果的影响进行了研究,结果表明,对于信噪比0.2的资料,在满足一定相关叠加道数和褶积叠加道数时,使用本方法后能使信噪比得到显著增强。     

破碎波概率分析及实测结果

总结破碎波近年来的研究状况，从理论上对计算破碎波发生率进行分析。并利用先进的实验设备和良好的现场条件，从实验研究出发，在研究波浪破碎过程及其与环境参量的关系中，对破碎波发生率进行实际测量。利用不同的破碎波判据对破碎波发生率进行了计算、比较和分析，结果指出；利用不同的破碎波判据计算的破碎波发生率相差很大，甚至相差３～４倍。     

基于Sentinel-1A的全球有效波高的反演研究

本文利用神经网络的技术手段,针对Sentinel-1A二级波模式数据提出一种用于海浪有效波高(Hs)反演的模型——N_N模型。该模型在基于ERS2 SAR波模数据开发的双参数模型的基础上,加入经度、纬度、方位向截断波长(λ_c)、图像偏斜(skewness,skew)、图像峰度(kurtosis,kurt)、卫星平台距目标物的距离与卫星飞行速度之比(β)等其他参数信息,根据不同输入参数的组合,建立了14个模型用于Hs反演,旨在分析各参数对有效波高反演的影响。通过分析表明,14个N_N模型相关系数都在0.8以上。随着λ_c、β参数的加入,N_N模型性能均大幅上升,且λ_c参数对模型性能的改善作用更加明显,相关系数提升0.06左右,均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)下降0.12m左右。另外,skew与kurt的加入也使N_N模型性能有所改善,RMSE下降0.03m左右,相关系数提升0.01左右。其中,N_N<...     

MASNUM-WAM海浪模式集合Kalman滤波同化研究-I.风场扰动对海浪模拟影响

模式集合样本的代表性和观测信息的可靠性是制约数据同化效果的重要因素,而前者对海浪模式同化的影响尤为显著。由于海浪模式对初始场的敏感性较弱,来自大气的风输入源函数是海浪的重要能量输入,如何合理地对风输入进行扰动,构造海浪的集合模式运行,是实现和改进海浪模式集合Kalman滤波同化的关键问题。为了实现海浪模式集合运行,本文提出了风场的三种集合扰动方案,分别为：纯随机数、随机场和时间滞后的风场扰动方法。本研究利用2014年1月ECMWF全球风场,基于这三种风场扰动方法开展了集合海浪模式的集合运行实验,并统计分析了海浪特征要素（有效波高）和二维波数谱对风场扰动的响应。结果表明,随机场集合扰动方案所构造的风场集合效果最佳,所得海浪模拟结果的集合样本发散度适中,能够较为合理地反映背景误差的统计特征,可用于进一步的集合Kalman滤波海浪数据同化实验。     

后弯管波力发电浮标模型性能试验研究

为改进后弯管波力发电浮标的性能，对多种模型进行了新一轮试验研究。测定了它们的气室平均输出气流功率随波周期的变化曲线ＮＡ－Ｔ；试验了不同质量对性能的影响；测出了不同喷咀比ε的波高比Ｈｉ／Ｈｏ、压力比ΔＰｉ／Ｈｏ和波能转换效率ηＡ。确定了最佳浮体——前方后园浮室后伸型后弯管浮体的尺寸、质量和性能参数。     

基于多传感器融合的波浪谱数据获取与传输方法研究

波浪谱分析是研究随机波浪、构建波浪模型、计算海浪要素的主要方法,也是海洋工程设计、波浪能应用研究等的重要依据。目前对于现场波浪数据的获取仅局限于波浪特征参数和部分频段数据,为了获取准确有效的波浪谱信息,提出微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)测波传感器相结合的波浪谱数据获取方法以及利用北斗短报文数据传输的通信方式。综合考虑波浪谱数据特点和北斗短报文通信能力,波浪谱数据选用半精度数据类型编码并设计了相应的数据传输格式。现场海试结果表明该方法对于全波谱数据计算和传输较为准确,有效波高、峰值周期、平均波向和方向扩展的准确率相比于单独GPS传感器计算结果分别提升了12.5%(0.1m)、5%(0.2s)、8%(13°)和13%(8°),为海浪观测资料获取提供了新方法和新思路,可以进一步满足海洋多要素研究和对完整频谱分析的实际应用需求。     

风浪谱的形式的再探讨

在现有风浪理论中,如Sverdrup与Munk的有效波理论,的三维风浪理论,Pierson与Neumann的波谱理论和文圣常的普遍风浪谱理论,对于尚处在同时随风区和风时成长的风浪的处理存在着一个共同的缺陷,即都将此阶段的风浪处理为或相对于风区或相对于风时成长。为弥补这一不足,本文作者曾于1962年沿用文氏提出的波谱-能量方法导出一同时受制于风区和风时成长的谱。可是,这种谱具有较大的经验性,且在确定谱中组成波的涡动粘滞系数时,用了一个不全是符合风浪实际的经     

超声波对对虾无节幼体变态的影响

近年来,研究水生生物在外界物理因子的影响下产生相应的变化,以寻求对水生生物生长、繁殖的有利条件已取得很多有价值的成果［１］。研究表明,超声波对生物体活组织具有相当强的穿透能力,生物活组织能吸收透入到它内部的高频机械振动能量而产生各种生物效应［２］。作者以一定频率和强度的超声波对日本对虾（Ｐｅｎａｅｕｓｊａｐｏｎｉｃｕｓ）和斑节对虾（Ｐ．ｍｏｎｏｄｏｎ）无节幼体进行辐照,探讨超声波对对虾无节幼体发育变态的影响,旨在寻求有利于促进对虾幼体生长发育的物理因子。１材料与方法１．１实验装置实验装置如图１所…     

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。