海洋湍流的测量及相关分析

对海洋湍流速度脉动的一维概率密度作了测量，并把测量结果与高 斯分布进行了比较。比较的结果表明，一个接近于高斯分布而另一个却差别较 大。计算到直至五阶湍流相关函数并与网格湍流进行了比较，结果都表明小时 间间隔中测量结果与网格湍流的结果近似一致，而大时间间隔中却相差很大。 以上结论说明了较长的测量时间的必要性。     

赤道地区海水的垂直混合

虽然自1972年就开始了赤道湍流的测量,但是,直到1984年在赤道太平洋水域及其附近所进行的广泛而系统的测量才使我们对湍流混合及其时间变化有了崭新的认识。湍流活动正如我们所预料的那样,是如此巨大;但是它随时间的变化,却远远超过预料之外,日变化尤其如此,夜间平均湍流动能耗散率是白天的一百倍。这种变化发生在温跃层以及混合层中。与之有关的一些问题是:(1)在什么纬度和经度上,以及在什么季节会出现这种周期日变化?(2)是什么引起了这种较长期的时间变化?是大气强迫作用还是通过赤道波的切变场调制?(3)内波起什么样的作用?(4)能否用理查逊数来使湍流作用参数化?如果可以的话,那么合适的尺度有多大?现在已经取得了参数化,有关这些问题的观测结果,并不能肯定地解决这些问题。现在就取得的一些证据展开讨论。     

北部湾潮致、风生和热盐余流的三维数值计算

基于二阶湍流闭合模型计算涡动粘性系数的POM三维水动力模式，研究采用细网格，考虑了6个岛屿的影响，海底磨擦系数进行划片取值，把作为强迫力的潮汐、风力和热盐统一在一个模型中，诊断计算并获得了北部湾三维潮致－风生－热盐余流。用实测资料对计算结果进行了验证，显示了本研究结果的合理性。同时给出了潮致余流、风生流和热盐余流，并且对各因子的作用做了比较和分析，结果表明风生流占主要成分。     

不平整水面的镜向声反射

研究了在室内风动水槽内,声波在不平整水面上的镜向反射。不平整水面的泼面坐标概率分布不同程度地偏离于高斯分布。测量结果与用高斯概率密度函数及Gramcharlier级数所得的结果进行了比较。     

波浪水槽中振动格栅湍流特征的实验研究

在波浪水槽中采用格栅振动的方式产生湍流,研究振动格栅产生湍流的特征。本文开展了4类实验,调节测量点到格栅平均位置的距离、格栅振动频率、振动冲程,采用ADV测量水体中单点的脉动速度。实验结果显示,湍流强度在一定范围内随离格栅距离的增大而逐渐减小,随着振动频率的增大而呈幂指数增大,随着振动冲程的增大而呈幂指数增大。同时还比较了两个不同格栅产生湍流的不同。结果显示,在波浪水槽中,振动格栅产生湍流的强度还与格栅的长度尺寸有关,这与在水箱中振动格栅产生湍流的特征不同。     

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。     

抛弃式探头下沉运动数值计算的网格划分方法研究

各类抛弃式探头下沉运动的数值计算研究都需要对探头表面和整个计算域进行网格划分的前处理过程,选择不同的网格划分方法和划分精度,会影响数值计算速度和计算精度,最终生成的网格质量决定了计算结果的收敛性和准确性。针对抛弃式探头的复杂结构,对比了两种网格划分方法、三种网格划分精度,完成探头计算区域的网格划分,采用k-ε湍流模型,进行抛弃式探头下沉运动的数值计算,并将计算结果与水箱和水库实验结果进行对比,验证了混合网格划分方法和普通精度网格对抛弃式探头下沉运动数值计算的适用性,研究结果对类似较为复杂结构的水下运动体的数值计算前处理过程具有一定的参考和借鉴意义。     

大洋细结构的一种可能的机制Ⅲ.对混合过程动能耗散的估计

继第部分之后研究了惯性内波和近惯性内波由f～的作用所致的剪切不稳定引起的破碎机制。物理上,该机制很象存在由风应力所致薄表面涡旋漂流层时表面波的破碎与饱和过程。惯性内波和近惯性内波的破碎产物与小尺度湍流一起形成了混合块,它与Gregg等人(1986)的持久混合观测结果一致。依据Thorpe(1973)实验的结果作者提出了一个估计湍流动能耗散率和消衰时间的方法。结果表明,在剪切不稳定中近惯性内波在湍动耗散中起了关键作用,而惯性内波引起非常弱的湍动耗散。使用内波能量谱的标准总能量密度估计出的近惯性内波的耗散率和消衰时间与PATCHEX测量结果非常一致。文中还讨论了几个与此破碎机制有关的问题。     

长江口水动力场、浓度场数值模拟网格生成技术的研究

为很好地拟合研究区域长江河口的复杂边界及计算水域，本文在曲线坐标系下建立了贴体正交曲线网格生成的泊松方程变换，选择了适当的聚并函数以调节网格疏密程度。所生成网格的结果同时也与拉普拉斯方程变换的结果进行了比较，分析表明效果良好，可用于含有小岛的长江口多连通域的网格划分。     

沿岸海域三维斜压场的数值模拟 Ⅱ、渤海湍流能量数值计算

研究建立渤海海域三维斜压场的湍流能量模型。对计算网格无法分辩的湍流运动，引入湍流能量求得垂向动量、质量及能量交换系统，从而形成封闭的湍流运动方程组。定量地计算了湍流能量、湍流速度及有风、无风状况下湍流能量的垂直分布等，探讨了湍流运动对潮波运动的影响。     

山东半岛东部,北部地区冬季冷流低云的探讨

本文主要对山东半岛东部、北部及渤海海峡地区的地方性天气－冷流低云，作了初步的分析。着重分析产生这种低云的环流特点及殊地理环境，分析归纳出这种低云的预测方法及判据。     

中太平洋北部海盆沉积物中钙质超微化石溶解相与地层年代

本文通过对中太平洋北部海盆表层和柱状沉积物中钙质超微化石的分析鉴定,讨论了该调查区处在溶跃面以下表层沉积物中钙质超微化石的种数与水深变化的关系,推测出本调查区中Ⅰ区的碳酸盐补偿深度约5300米。根据地层中出现的标准化石,对柱状岩芯M_(14)进行了地层年代划分。最上部地层年代约为27万年前,向下1米处年代约为44万年前,3.66米处年代约为122万年前。     

烟单14号玉米产量与土壤养分关系的研究

根据大量田间试验和调查资料分析,作者提出烟单14号玉米生长过程中,小喇叭口期土壤中全氮、大喇叭口期土壤中速效磷的含量与产量相关密切。并据此建立了产量及构成三因素与土壤养分间的最优相关模型。     

波浪对稳定海湾形成过程的实验

通过一个稳定海湾形成过程的实验，研究了以波浪侵蚀为主的沙质海岸，在人工岬控制下海岸变形与波浪特性的关系。从而为海岸蚀退的预测提供了实验依据。     

黑潮弯曲时的北太平洋冬季海温异常对大气低频振荡的影响

利用中科院大气物理研究所开放实验室ＩＡＰ－ＡＧＣＭ（二层大气环流模式），针对黑潮弯曲时的北太平洋冬季表层海温（ＳＳＴ）异常进行八个月的数值积分试验。试验结果表明：黑潮弯曲时北太平洋冬季ＳＳＴ异常对大气低频振荡的影响具有明显的３０－６０ｄ振荡的特征；在北半球的３０－６０ｄ振荡，大部分地区为向西传播，在南半球则为向东传播；其经向传播较为复杂，在１２０°Ｅ剖面上以向南传播为主；热带地区受此ＳＳＴ异常的影响以西太平洋、印度洋大气加热场的３０－６０ｄ振荡为主要标志。     

热带气旋对黄、渤海影响的统计特征分析

本文统计分析了1949—2000年共52年影响黄、渤海的热带气旋时空分布特点及ENS0、西太平洋副热带高压与影响黄、渤海的热带气旋关系。结果表明，西太平洋热带气放以四种主要路径影响黄、渤海，其影响时间、频数及强度均有不同。ENSO和西太平洋副热带高压的强度、位置将影响热带气旋对黄、渤海影响的路径和频数。     

冲绳海槽成因的初步探讨

冲绳海槽是一个正在扩张的年轻弧后海盆。对这个海盆的研究在地层学、古海洋学、构造学、地震学及海底资源勘探等方面均具重要意义。这个海槽处在大陆地壳向大洋地壳转化的过渡性地壳域,许多人试图从冲绳海槽的研究中,获得关于洋盆早期演化的知识。本文根据反射地震资料(图1)就该海槽成因进行初步探讨。     

海中激光衰减特性与跃层关系的初步探讨

本文讨论了南黄海北部海域及青岛近海海水激光(6328Å)衰减系数的垂直分布与温跃层的相关性。依据三个年度不同季节(春、夏、秋)现场实测结果,叙述了衰减系数垂直分布的季节变化,并对现场测量方法提出了改进方案。     

海面风的特征分析

作者利用在渤海进行的不同时距的平均风速观测值,经统计分析求得1秒、2分和10分钟平均风速间的线性关系。同时根据风速梯度观测值给出风速指数廓线的指数值,并且给定风速对数廓线的特征值:海面摩擦速度和海面粗糙度。此外,作者还提出了海面风应力的经验公式。     

开发胶东温泉地热水对环境的影响

根据地热水中阴离子的组分与温泉水类型，指出其中Ⅱ＿１、Ⅱ＿２：型水温高，日采水量大，矿化度高，水质复杂，相应的环境效应明显．提出地热水的大规模开采以及尾水的大量排放，对温泉周边的生态环境、工程环境、土壤及地下水等方面有明显的影响．