水下焊接冷却特性的有限元分析

本文采用有限元法对非线性焊接温度场进行了分析,提出了局部干法水下焊接温度场计算的数学模型。文中对6毫米钢板的局部干法水下焊接的温度场进行了实例计算,比较了不同焊接条件对熔合区冷却特性的影响。结果表明,增加有效屏蔽半径,采用小功率低焊速配合以及减小底部的导热条件都将延长800～500℃的冷却时间,提高水下焊接接头的质量。分析表明,有限元法是水下焊接传热分析的有效工具,利用该法可以对各种条件下的热过程特征进行分析比较,从而为分析材料的水下司焊性,设计合适的水下焊接装置和合理选择焊接参数提供依据。     

基于α有限元法的二维水下声散射计算

众所周知,由于存在插值误差和污染误差的原因,高波数声学问题的有限元解是不可靠的。为了提高有限元法的求解精度,本文提出了一种新型的α有限元法来求解水下声散射问题。在α有限元法中,首先运用基于点的梯度光滑技术得到点光滑的梯度场,然后对点光滑有限元法进行推导。因此,α有限元模型既包含来自点光滑有限元模型的梯度成分又包含来自标准光滑有限元模型的梯度成分,充分利用了点光滑有限元模型的"过软"特性和标准有限元模型的"过刚"特性。为了处理外声场问题,本文运用了Dt N无反射边界条件。数值计算结果表明:与标准有限元法相比,α有限元法在水下声散射计算中具备更高的计算精度和计算效率。     

残余应力对管状构件弹塑性屈曲的影响

本文引用了由幂次硬化材料(σ=Kε~n)的板冷弯成管状构件所形成残余应力的近以计算公式,而对于焊接,则采用一种典型的残余应力分布形式,用有限元法研究了冷弯和焊接残余应力对受轴压的海洋工程管状构件屈曲荷载的影响。     

基于剖分的中尺度海洋温度场三维显示技术

针对网格化和数据量庞大的中尺度海洋标量场数据在其三维可视化中表现出来的构造效率较低和表达连续性效果较差的问题,以剖分重构为核心思想,采用三线性插值算法对数据进行加密处理,基于不同角度平面对温度场进行剖分和色彩映射,最后采用OpenSceneGraph图像渲染引擎的颜色、光照、透明度和回调等渲染技术展现更为真实的、科学的动态三维温度场,提供一种简洁、高效、科学的中尺度海洋温度场表达方法。     

海底沉积物保真采样器保温性能的数值模拟与实验研究

提出了一种新型海底沉积物原位保真采样系统.该系统通过机械机构实现样品舱原位转移和封装.并且样品舱的保温保压性能决定着样品分析数据的真实性.依据能量守恒定律.建立了样品舱保温模型非稳态传热的导热微分方程,并用有限元法对非稳态传热进行了数模计算;根据保温模型试验和温度场变化规律仿真数据,构建了参数优化设计模型.为海底沉积物保真采样系统快速设计提供了理论依据.实验和模拟分析结果表明.所建模型与实际情况吻合较好,可以满足实际工程要求.对海底油气勘探具有重要意义.     

半潜式贮油沉箱结构温度场计算分析

研究了多介质热传导问题。采用有限单元法对工程中的半潜式圆筒壳贮油沉箱夹层壳壁结构的温度场进行了计算分析。     

基于工程反问题的圆管湍流流体热物性参数反演

给出一种利用测定圆管对流换热温度场求解湍流流体热物性参数的方法。根据边界层理论,对管内湍流强制对流换热控制方程组进行简化,并通过考虑湍流运输中的密度脉动,对传统的混合长度湍流模型进行改进,基于该计算模型求解圆管湍流模型的温度场。采用Levenberg-Marquardt方法通过测量温度场反演了湍流对流换热控制方程中的黏度系数。结果表明,利用反问题方法通过测定温度场反演湍流流动流体的热物性参数具有可行性,精确度较高。     

波浪计算中的一个局部有限元法

本文提出了一个改进的局部有限元法以计算三维波浪问题。与K.j.Bai和R.W.Yeung所建立的局部有限元法相比,除了内域的势函数以外,不再有新的未知量,计算机程序的编制也要简单得多。     

斜压罗斯贝变形半径优化的误差相关尺度及其对最优插值效果的改进

利用最优插值方法进行三维温盐场重构时,如何正确估算背景场误差协方差至关重要。针对背景场误差协方差主要取决于误差相关尺度的问题,本文提出了用中国东部海域及其附近海域的最新的高分辨率气候态数据进行斜压罗斯贝变形半径优化其误差相关尺度计算的研究方案和技术途径;对比分析了均一化相关尺度方案和法国ISAS系统尺度方案,讨论了变形半径对最优插值的影响。结果表明:均一化相关尺度方案的均方根误差小于ISAS方案,但温度场过于平滑,难以刻画一些重要的物理现象;相比而言,本文提出的基于变形半径的相关尺度方案在取2倍变形半径时,不仅均方根误差在各水平层较小,且温度场能够更好地刻画四国海盆海域涡旋及黑潮影响的温度场三维结构。由于实际海洋中各层物理过程的尺度存在差异,实际应用时各层的最优尺度设置也应有所不同。     

边界元法应用的进展(一)

边界元方法(BEM)是近代计算力学中的一种高效数值方法。由于采用相应的边界积分方程,使处理的问题减少了一维,从而给出的方程组就小得多,要求输入的数据也就大大地减少了,而所得结果的精度却高于有限元法。因此边界元法对于所谓的“区域法”,例如有限差分法(FDM)和有限元法(FEM)具有很强的竞争能力。 大量应用表明:边界元法与有限元法相比,不仅经济、易于使用,而且在许多工程领域,包括某些海洋参数的数值分析和预报方面都是很有发展前途的。 本文首先介绍了边界元方法的基本思想、数学原理和实施步骤,然后分别说明如何将这种方法用于更复杂的、非线性的、依时的问题。最后将讨论边界元法在一般粘性流体流动中的应用。     

水下焊接技术的现状和展望

随着海洋工程的蓬勃发展,水下焊接技术愈来愈受到重视。有些先进技术在我国尚属空白。从而对其研究应列入我国海洋工程研究的重要课题。本文就当前世界先进的几项水下焊接技术分别作了概括性的介绍。并对其优、缺点以及对发展前景提出了看法。     

El Nino/La Nina与平流层温度场变化关系分析

利用NCAR/NCEP再分析温度场资料,分析了El Nino/La Nina发生前平流层温度场特征.资料分析清楚地表明:无论是El Nino还是La Nina发生前的冬季,中高纬平流层温度场都有显著变化,而且平流层温度变化比对流层温度变化剧烈.平流层温度升高,对应对流层温度降低,东亚寒潮强,强冷空气活动突出,使得赤道东北信风减弱,有利于El Nino事件生成.中高纬平流层温度的变化对El Nino的发生有一定的指示意义.     

碳纤维层合板有限元分析

碳纤维材料作为一种优良的复合材料,越来越广泛地应用于水下攻防领域。 主要研究了有限元法对碳纤维层合板的分析。 首先介绍层合板理论,基于该理论对碳纤维层合板模型进行理论分析,然后利用大型有限元软件 ANSYS 对同一模型进行有限元仿真计算。 最后,对二者计算结果进行比较,讨论有限元法对碳纤维层合板的强度计算的可行性,为工程设计运用提供参考。     

表层海水温度场趋势预报的几种方法简介

本文主要介绍了用于表层水温场趋势预报的几种方法:方差分析法、周期分析法和综合时间序列分析法,并用这些预报方法对东海及外缘海域、[Ⅰ,Ⅱ区]进行了水温场趋势预报试验,选出了预报海区表层海水温度场的各种显著周期。本文还给出了1982年的预报结果分析及方差分析法和周期分析法的拟合结果。分析得出预报海区海水温度场存在6～7年的长周期振动和2～3年的短周期振动,为表层海水温度场趋势预报提供了重要依据。     

海洋平台管接头应力的有限元分析

本文描述了有限元法在海洋结构管接头应力分析中的应用,并提出了一种能较好地模拟管接头结构、基于三维等参元和三维相对自由度壳元的组合模型的有限元格式。为减少工作量和提高计算效率,还采用了子结构技术。T型和Y型接头的计算结果和实验结果相比,两者吻合甚好。     

深基坑支护结构设计的平面应变有限元法

采用平面应变有限元法讨论深基坑工程多支撑支护问题 ,与传统的静力平衡法、弹性抗力有限元法相比具有优越性 ,该方法将支护结构与土体作为 1个系统研究 ,充分考虑桩土间的协调作用 ,模拟桩土接触界面 ,能计算出不同开挖阶段坑底及地表的变形、支护结构的应力及弯矩 ,在基坑支护结构设计中具有重要应用价值。     

背景误差协方差矩阵不同求逆方案在高度计资料同化试验中的应用比较

针对海表高度计资料的同化,考查了背景误差协方差矩阵的不同求逆方案对同化效果的影响。所使用的求逆方案包括避免求逆的经验正交函数方案(EOF/EOF_var)、递归滤波方案(RF/RF_var)以及采用初等变换法直接求逆的方案(Inv)。基于上述方案开展了热带太平洋地区2002年1-7月的TOPEX/Poseidon高度计资料同化试验,并利用SODA再分析资料和TAO观测资料评估了各方案对温度场的同化效果,主要得到如下结果:与SODA相比较,Inv方案对模式温度场改进甚微,其余四种方案在100~300 m深度之间对温度场改进较多,在其它深度范围内则改进较少;与TAO观测相比较,EOF_var、RF_var方案对模式温度场改进最多,EOF和RF方案次之,Inv方案则对温度场改进甚少。     

深海热液温度场测量重建算法比较

介绍利用声学方法测量深海热液温度场的基本原理。对宽单峰、窄单峰和双峰温度场模型,采用最小二乘法和傅立叶正则化方法分别进行重建仿真,给出重建温度场的绝对误差、相对误差和均方根误差。比较最小二乘法与正则化方法对几种温度场模型的重建结果。仿真结果表明:最小二乘法对宽单峰模型温度场具有较高的重建精度,而正则化方法对高温区相对测量域偏小的窄单峰模型及双峰模型温度场比最小二乘法有更好的还原结果。     

东海海域春季温度场空间结构特征分析——三维地统计学方法

在海洋温度场三维空间结构特征研究上,常规的研究方法往往忽视了温度场在空间上的相关性、非周期性和不规则性,而地统计学能够有效地研究自然现象的空间结构特征。本文采用三维地统计学方法研究了东海海域春季温度场的三维空间结构特征,采用三维变异函数定量描述了东海海域春季温度场的连续性和方向性特征。研究的结果表明:东海海域春季温度场在整个研究区内具有明显的漂移;但在变程内具有显著的空间结构性特点,其各个方向上变异函数的理论模型均为具有块金效应的高斯模型。在水平和垂直方向上温度场的空间变异尺度分别为km级和m级,而温度场在水平各个方向上也表现为各项异性,其中NW-SE向的相关性最好,NE-WS向相关性最弱。     

BBO晶体倍频中的温度场与光场耦合模拟

首先建立了无限大晶体截面近似下的时-空4维光场和温度场耦合的倍频模型. 并在瓦级功率激光抽运下,利用解析公式和迭代方法数值模拟了BBO晶体内的倍频过程.得到了基频光和倍频光的振幅和转换效率曲线以及温度场分布,展示了温度场及光场的时间演化过程. 其次分析了抽运功率和晶体长度对转换效率和温度场的影响. 结果给出,温度分布对转换效率和光束质量都有较大影响;对热效应引起的相位失配进行补偿能够很好地改善转换效率的下降,因此必须在实际应用中加以考虑.