原子掺杂对单元材料结晶能力的影响

2009年我们建立了一个凝结势模型用以预测材料形成单晶体的能力,表明单元体材料(Ni,Al,Cu,Ar,Mg)的结晶能力随凝结势的增大而单调增强.本文将凝结势模型应用于二元材料体系,并结合分子动力学模拟研究了6% Al原子掺杂对于Ni单晶材料结晶能力的影响.模拟结果发现,Al元素的掺杂会大大减弱Ni单晶的结晶能力,在此基础上提出了二元材料体系凝结势的定义,表明凝结势模型可广泛应用于预测二元体材料的结晶能力.     

具有结构-桩-土相互作用的海洋平台结构体系承载能力的概率分析

本文研究了桩在竖向荷载和横向荷载作用下承载能力的计算模型,给出了单桩承载能力的概率分析以及不同支承条件对海洋平台结构体系承载能力的影响;提出了具有结构－桩－土相互作用的海洋平台结构体系承载能力的概率特性和在极端荷载作用下海洋平台结构体系的可靠度计算方法。研究结果表明：对于桩支承海洋平台结构体系的承载能力,结构－桩－土相互作用的影响是不容忽视的,其偏差影响取决于土性的离散度。     

海洋围隔生态系中环境因子对长牡蛎的生态效应

本研究应用海洋围隔实验技术探索围隔生态系中环境因子对长牡蛎的生态效应。研究结果表明：牡蛎养殖密度与牡蛎体重增长呈负相关;养殖水体的Ｎ、Ｐ平均浓度分别达到２６．４和２．５μｍｏｌ／ｄｍ＾３的水平时牡蛎生物较佳;服物浓度过高会导致牡蛎死     

不同固有频率比条件下圆柱双自由度涡激振动特性的数值研究

采用RANS方法,结合SST k-ω湍流模型,对不同顺流向与横顺流向固有频率的比值(即固有频率比,fnx/fny)条件下低质量比圆柱体的双自由度涡激振动进行了二维数值模拟。圆柱体的质量比为2.6,雷诺数范围为2 500~18 750,相应的约化速度范围为2~15,包括了经典试验中出现的整个锁定范围。通过研究发现,固有频率比是影响振动特性的重要参数,随着固有频率比的增加,响应幅值逐渐降低且向更高的约化速度偏移;在低约化速度范围内,固有频率比对顺流向和横流向振动之间的相位差以及升力频率有较大影响,从而得到各种不同偏向的8字形轨迹;最后对不同固有频率比条件下的尾涡模式进行了讨论,给出了对应不同约化速度时的尾涡模式。     

一种新型浅地层剖面仪试验平台的设计与应用

为探讨浅地层剖面声学影像形成原理,探索不同类型沉积物声学影像特征,厘清不同沉积物厚度的识别算法,采用模块化设计理念研发一套新型浅地层剖面仪室内试验平台。综合室内定位技术、浅剖试验平台尺寸合理性分析技术、直线轨道与换能器之间的固定连接技术和海底声学参数反演技术,形成一个试验高效的新型平台。通过铺设沉积物和布设障碍物,利用浅地层剖面仪进行走航测试,精确识别了沉积物的厚度和障碍物的位置。该平台可为开展理想环境下沉积物厚度和障碍物识别提供较好的测试环境,为声学海洋设备性能检测提供测试平台,也为高校学生和技术人员提供设备使用培训场所。     

Two Improvements on Numerical Simulation of 2-DOF Vortex-Induced Vibration with Low Mass Ratio

Till now, there have been lots of researches on numerical simulation of vortex-induced vibration. Acceptable results have been obtained for fixed cylinders with low Reynolds number. However, for responses of 2-DOF vortex-induced vibration with low mass ratio, the accuracy is not satisfactory, especially for the maximum amplitudes. In Jauvtis and Williamson''s work, the maximum amplitude of the cylinder with low mass ratio m*=2.6 can reach as large as 1.5D to be called as the “super-upper branch”, but from current literatures, few simulation results can achieve such value, even fail to capture the upper branch. Besides, it is found that the amplitude decays too fast in the lower branch with the RANS-based turbulence model. The reason is likely to be the defects of the turbulence model itself in the prediction of unsteady separated flows as well as the unreasonable setting of the numerical simulation parameters. Aiming at above issues, a modified turbulence model is proposed in this paper, and the effect of the acceleration of flow field on the response of vortex-induced vibration is studied based on OpenFOAM. By analyzing the responses of amplitude, phase and trajectory, frequency and vortex mode, it is proved that the vortex-induced vibration can be predicted accurately with the modified turbulence model under appropriate flow field acceleration.     

加拿大海盆北部营养盐限制作用研究

利用2008年夏季中国第三次北极科学考察获得的营养盐、叶绿素a、温度和盐度等数据资料,结合现场营养盐添加实验的结果讨论西北冰洋加拿大海盆北部营养盐对浮游植物生长的限制作用。结果表明:由于融冰水稀释作用,加拿大海盆B80站约20m深度存在较强的盐跃层,阻碍了水体上下混合。较低浓度的溶解无机氮(DIN)和硅酸盐(分别为0.31μmol/L和0.94μmol/L)以及严重偏离Redfield比值的N/P、N/Si比值(分别为0.42和0.32)表明加拿大海盆表层水体存在N和Si限制。根据现场营养盐加富实验各培养组叶绿素a浓度变化、营养盐吸收总量差异和浮游植物种群结构,进一步表明氮是北冰洋海盆首要限制营养盐,而Si则抑制了硅质生物的生长。同时,较小的硝酸盐半饱和常数(Ks)证明即使在营养盐充足的情况下北冰洋海盆浮游植物生长速率也处于较低水平。计算得到各培养组营养盐吸收比例(N/P比值)均大于Redfield比值,可能是培养实验过程中以微型、微微型浮游植物为主,硅藻等小型浮游植物为辅造成的。     

Radar-based collision avoidance for unmanned surface vehicles

Unmanned surface vehicles (USVs) have become a focus of research because of their extensive applications. To ensure safety and reliability and to perform complex tasks autonomously, USVs are required to possess accurate perception of the environment and effective collision avoidance capabilities. To achieve these, investigation into realtime marine radar target detection and autonomous collision avoidance technologies is required, aiming at solving the problems of noise jamming, uneven brightness, target loss, and blind areas in marine radar images. These technologies should also satisfy the requirements of real-time and reliability related to high navigation speeds of USVs. Therefore, this study developed an embedded collision avoidance system based on the marine radar, investigated a highly real-time target detection method which contains adaptive smoothing algorithm and robust segmentation algorithm, developed a stable and reliable dynamic local environment model to ensure the safety of USV navigation, and constructed a collision avoidance algorithm based on velocity obstacle (V-obstacle) which adjusts the USV’s heading and speed in real-time. Sea trials results in multi-obstacle avoidance firstly demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed avoidance system, and then verify its great adaptability and relative stability when a USV sailing in a real and complex marine environment. The obtained results will improve the intelligent level of USV and guarantee the safety of USV independent sailing.     

胶州湾沧口潮间带生态学研究

我国从30年代开始就对潮间带生态学进行过研究，动物学界前辈张玺教授领导考察团，对胶州湾进行多次考察。50年代又对我国沿海有代表性的潮间带进行调查。在这个基础上，我们在1963年8月到1964年12月连续17个月，对胶州湾沧口泥沙滩进行了逐月的潮间带生态调查。主要目的是详细地了解我国北方海区潮间带泥沙底质生态类型的生物种类组成、垂直分布和数量变动，并对某些经济种类的生物学概况进行探讨。 将我们的调查材料与张玺早期的资料作一比较就可发现，虽然经过三十多年的时间，但胶州湾沧口泥沙滩潮间带的生物种类组成和分布基本上没有多大变化，它反映了污染前自然生态的面貌。本文详细阐明沧口泥沙滩潮间带的生态结构，表现沧口滩涂自然生态平衡的本底情况。 近十多年来，随着工业的发展，近岸工厂的污水及其他污染物排放入海，沧口泥沙滩潮间带的生态结构发生了变化，某些种类的分布下移，数量减少，某些种类已绝迹。近几年来，全国开展的海岸带和海涂综合调查需要有过去的本底资料进行对比，以便对现有资源量和将来可能发生的资源变动进行估计。为此，我们把以前的调查结果整理发表，为水产养殖、环境保护和海洋生态学研究提供必要的资料。     

基于拉格朗日拟序结构的吕宋海峡表层水交换研究

黑潮通过吕宋海峡入侵南海呈现明显的瞬态特征。以往的研究通常将黑潮在吕宋海峡附近的流态分为几种不同类型。本文基于表层地转流计算得到的有限时间李雅普诺夫指数场（FTLE）,展示了拉格朗日视角下的吕宋海峡上层水交换特征。从FTLE场提取的拉格朗日拟序结构（LCSs）很好地识别了吕宋海峡附近的典型流态和旋涡活动。此外,这些LCSs还揭示了吕宋海峡周围复杂的输运路径和流体域,这些特征得到了卫星跟踪浮标轨迹的验证,且从流速场中是无法直接识别的。FTLE场显示,吕宋海峡附近表层水体的输运形态主要可分为四类。其中,黑潮直接向北流动的“跨越”形态和顺时针旋转的“流套”形态的发生频次明显高于直接进入南海的黑潮分支“渗入”形态和南海水流出至太平洋的“外流”形态。本文还进一步分析了黑潮在吕宋海峡处的涡旋脱落事件,突出强调了LCSs在评估涡旋输运方面的重要性。反气旋涡旋的脱落个例表明,这些涡旋主要源自黑潮“流套”,涡旋脱落之前可有效地俘获黑潮水。LCS所指示的输运通道信息有助于预测最终被反气旋涡所挟卷水体在上游的位置。而在气旋涡的形成过程中,LCS的分布特征表明,大部分气旋涡并未与黑潮水的输运路径相连通。因此,气旋涡对从太平洋到南海的上层水交换的贡献较小。