Very Large Eddy Simulation of Cavitation from Inception to Sheet/Cloud Regimes by A Multiscale Model

The cavitating flow in different regimes has the intricate flow structure with multiple time and space scales. The present work develops a multiscale model by coupling the volume of fluid(VOF) method and a discrete bubble model(DBM), to simulate the cavitating flow in a convergent-divergent test section. The Schnerr-Sauer cavitation model is used to calculate the mass transfer rate to obtain the macroscale phase structure, and the simplified Rayleigh-Plesset equation is applied to simulate the growing and collapsing of discrete bubbles. An algorithm for bridging between the macroscale cavities and microscale bubbles is also developed to achieve the multiscale simulation. For the flow field, the very large eddy simulation(VLES) approach is applied. Conditions from inception to sheet/cloud cavitation regimes are taken into account and simulations are conducted. Compared with the experimental observations, it is shown that the cavitation inception, bubble clouds formation and glass cavity generation are all well represented, indicating that the proposed VOF-DBM model is a promising approach to accurately and comprehensively reveal the multiscale phase field induced by cavitation.     

A new species of the glass sponge genus Walteria (Hexactinell-ida: Lyssacinosida: Euplectellidae) from northwestern Pacific seamounts,providing a biogenic microhabitat in the deep sea

We report on a hexactinellid sponge new to science, Walteria demeterae sp. nov., which was collected from the northwestern Pacific seamounts at depths of 1 271–1 703 m. Its tubular and basiphytous body, extensive lateral processes, numerous oval lateral oscula which are irregularly situated in the body wall, the presence of microscleres with oxyoidal, discoidal and onychoidal outer ends, and the absence of anchorate discohexasters,indicate it belongs to the genus Walteria of family Euplectellida...     

Ophiuroid fauna of cobalt-rich crust seamounts in the Northwest Pacific Ocean

Seamounts are vulnerable ecosystems in the deep sea and can be heavily impacted by human activities, such as bottom fishing and deep-sea mining. The species composition and distribution patterns of benthic fauna is key information for the designation of marine protected areas and environmental management plans. Three contracts for cobalt-rich crust exploration have been granted to China, Japan and Korea in the Northwest Pacific Ocean by the International Seabed Authority. However, our knowledge ...     

畸形波作用下张力腿浮式风力机动力响应特性

针对张力腿系泊浮式风力机的基础运动,忽略柔性构件的影响,建立气动—水动—系泊非线性耦合运动方程。在运动控制方程中包含张力腿系泊系统的非线性回复刚度,桨距角控制以及浮式基础运动对空气动力载荷的影响。在波浪载荷的计算中考虑二阶波浪载荷的作用。采用随机频率相位角调制法生成畸形波波面时历,计算在畸形波作用下张力腿型浮式风力机的动力响应特性。数值模拟结果表明,在畸形波作用下,浮式基础的运动及空气动力性能均受到了显著的影响。其中浮式基础的纵荡和纵摇运动分别受二阶差频与和频波浪力的影响,而垂荡运动的增加则主要是受下沉运动的影响。在畸形波经过的时刻,风力机的功率系数迅速下降,水平方向的风载荷波动先减小,随后其数值急剧下降,而垂直方向的风载荷波动增大。     

纳米塑料和二氧化钛食相暴露对凡纳滨对虾血细胞功能及抗氧化系统的影响

纳米塑料和纳米金属氧化物粒子在不同领域的使用量日益增多,这些纳米材料进入水生系统可能带来的相关环境风险引起了人们的关注.本文通过食相暴露,分析了100 nm纳米聚苯乙烯(PS)和纳米二氧化钛(TiO2)暴露对凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)的血细胞功能和氧化还原平衡的干扰.实验组对虾分别投喂混有2...     

乐清湾近期海岸演变研究

乐清湾是一个与东海相通的半封闭型强潮海湾。通过对1934,1968和1992年的海图对比研究表明:近期乐清湾各等深线所围水域面积持续减小。后一阶段,围垦使岸线推进速度加快,滩涂面积由前一阶段的不断增加转变为不断减小。1934到1968年,西南部最大潮滩华岐潮滩岸线和零米线平均外推速率分别为4.88m/a和13.24m/a;1968到1992年平均淤进速率分别为6.17m/a和8.08m/a。实地采样分析表明:表层水样平均悬沙浓度为0.1043kg/m3,从湾顶向湾口呈不断增加的趋势。悬沙浓度虽较低,但湾内处于低能动力沉积环境,有利于细颗粒沉积物落淤,这是湾内地貌演变的要因。长江入海南移和陆架区再悬浮的细颗粒物质是乐清湾主要的泥沙来源。泥沙自然淤积和人类活动影响是近期乐清湾大部分岸线处于淤进状态的原因。漩门二期工程前后乐清湾的纳潮量减小了5.73%,落潮流相对携沙能力降低为工程前的79%。而根据实测落潮平均流速计算得围垦后落潮流的相对携沙能力减弱为原来的54%。而从1934年到漩门二期围垦工程后,纳潮量减小了22.57%。开辟盐田和围垦造陆工程等人类活动,对海岸演变的影响显著。     

台风Haitang(0505)登陆过程地形影响的数值模拟试验

以2005年严重影响我国的登陆台风Haitang为研究对象,在用MM5模式成功模拟台风登陆前后路径、强度、降水以及结构特征的基础上,通过地形敏感性试验,分析了地形对台风的影响及其机理。结果表明:台风在经过台湾及其后在福建登陆期间的异常路径是地形诱生低压发生发展的结果;在降水强度上东部沿海特殊地形对台风北侧东南气流的辐合抬升使得暴雨增幅度1倍以上;地形对台风强度也有一定影响,约为4～5hPa。通过对有无地形影响时台风结构的比较发现地形影响主要在低层,使得高度场分裂两个中心,低层台风主体受山脉阻挡在位置上落后于高层。分析还发现台风登陆前夕移动方向西侧相当位温向西倾斜也可能与地形有关。     

海带(Laminaria japonica)幼孢子体生长和光合作用的N需求

根据室内和围隔实验中海带幼孢子体在不同硝态氮浓度下的生长情况和光合作用速率(Pmax),分析了幼孢子体的N需求,得到其最大生长率(μm)为0.12d-1,维持生存的最低组织N含量(NQ)为16.8μg/mgDW,以最大生长率生长所必需组织N的临界值(NC)为20.4μg/mgDW,每天以最大速率生长的N需求(Nreq)为2.45μg/mgDWd-1。同时,不同处理组的初始NO3-N浓度越高,海带幼孢子体吸收速率和组织N的累加速率越高,且呈明显的线性相关关系(R2分别为0.8393和0.7793,P<0.05)。现场围隔实验中,叶绿素a含量(R2=0.7907,P<0.05)和组织N含量(R2=0.9147,P<0.01)与Pmax也呈明显的线性相关关系。同时,根据海带幼孢子体N的需求和营养吸收状况,分析认为,海带幼孢子体存在受到N限制的风险,但凭其营养吸收能力有适应N限制的能力。还根据海带的这种生理特征,探讨了大型海藻的养殖对富营养化海水的生态调控。     

CMODIS资料提取叶绿素a浓度的反演算法研究

中分辨率成像光谱仪(CMODIS)是我国“神舟3号”飞船上对地观测主载荷,是我国第一台上天的具有测量海面叶绿素a浓度能力的成像光谱仪.利用宽视场海洋水色扫描仪(SeaWiFS)反演叶绿素a浓度作为参考值建立CMODIS资料处理模型,得到三个基于蓝绿波段比值法的叶绿素a浓度反演算法,平均相对误差分别为26.6%,24%和33.5%,均方根误差分别为1.16,1.15和1.23 mg/m3.在叶绿素a浓度反演误差允许范围小于35%的条件下,比值算法的适用范围为悬浮泥沙浓度小于5 g/m3的海区.悬浮泥沙的强散射作用导致比值算法在高悬浮泥沙浓度条件下产生高估叶绿素a浓度反演值的现象;在中低悬浮泥沙浓度的海区,悬浮泥沙和浮游植物对离水辐亮度的综合作用使比值算法存在低估叶绿素a浓度的趋势.     

柴达木盆地第三系咸水湖相生油岩古沉积环境地球化学特征

在系统分析柴达木盆地西部第三系咸水湖相生油岩样品的微量元素、有机物、粘土矿物组成的基础上,揭示了研究区生油岩的无机元素和有机质组成特征;并结合沉积环境的无机与有机地球化学指标,重建了生油岩沉积时的古沉积环境。生油岩的B、Cl-及伽玛蜡烷含量表明,沉积时的水介质条件是半咸水—咸水环境,并伴随湖盆沉积中心北迁过程各层位地层的盐度发生规律性时空]化;生油岩的Fe2 /Fe3 、S2-、Pr/Ph比值、藿烷碳数分布模式及黄铁矿含量反映其沉积时的沉积环境为强还原性;粘土矿物组合特征及含量揭示这些生油岩的沉积相带介于中心咸湖相和边缘咸湖相之间。