WRF模式空间分辨率对南海台风模拟的敏感性分析

为准确模拟南中国海台风路径和强度,对建立的WRF模式开展水平和垂向网格分辨率的敏感性分析。水平网格分辨率分别采用5 km,10 km,20 km,30 km以及15 km和5 km的嵌套方案等5种情况,垂向网格分辨率采用35层、28层和20层等3种情况,顶部最大压强采用1000 Pa,2000 Pa,3500 Pa和5000 Pa等4种情况,针对台风"启德"的路径和强度进行模拟分析。对不同条件组合下的台风路径、风速和海面压强进行对比,发现水平和垂向网格分辨率对台风路径的影响比较有限,对台风强度的影响相对显著。基于高精度空间分辨率模拟得到的台风强度与实测值吻合更好,采用嵌套网格技术对计算结果精度的提高效果显著。采用35层的垂向分辨率得到的模拟结果明显优于基于20层和28层得到的模拟结果。经过对比分析,确定适用于本研究的最优参数设置：水平空间分辨率采用15 km和5 km的双向嵌套网格方案;垂向分层为35层,顶部最大压强为2000 Pa。     

大气-海浪耦合模式及其在理想台风模拟中的应用研究

采用传统的理论模型或者经验公式构建台风动力场驱动海浪模式,无法反映台风影响下海气动力过程,难以为海浪模式提供高精度的台风风场、气压场数据。为解决这一问题,基于中尺度大气模式WRF和第三代海浪模式SWAN,构建大气-海浪实时双向耦合模式,并将其应用于理想台风的模拟之中。建立的WRF-SWAN耦合模式能够成功模拟理想台风影响下的台风浪分布特征,揭示了台风风场和台风浪在空间上的“右偏性”不对称分布特征,该模型可推广用于实际台风浪的模拟分析。     

深海开环式液压源的试验研究

通过自行设计的一套模拟深海环境工况的实验装置的测试,表明开环式液压源对深海环境具有较好的适应性,达到了预期的技术指标.同时对液压源的稳态控制性能进行了分析,得出深海环境压力会导致液压介质粘度、粘性阻尼、泄漏等参数的变化,使液压源工作时的能量损耗增大,并探讨了解决相关问题的方法,为进一步完善及闭环式液压源的设计提供了有益的参考.     

基于蒸发法和联合测定仪测定土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数的试验研究

为确定以蒸发法为基础设计的土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数联合测定仪的可靠性和适用范围,选取粉黏壤土、壤土和壤砂土3种土样进行试验研究。在自然蒸发作用下,利用联合测定仪获得蒸发通量、含水量和土柱表面下方5,10 cm处的基质吸力,以线性假设理论为基础处理实测数据,利用HYDRUS-1D软件进行模拟和反演,输入实测基质吸力和通量数据确定土壤水力参数,利用RETC软件对已处理数据进行VG-Mualem模型拟合。结果表明,含水率符合线性假设理论,基质吸力线性变化不是很理想,但除砂土之外的土样可以通过降低蒸发速率和缩短2次测量时间间隔来解决这个问题;试验数据的拟合效果好,与模拟结果的误差较小,试验前期所测非饱和渗透系数与模拟值误差较大,主要跟含水率接近饱和时水力梯度的精度不能得到保证有关,可以忽略这些数据来改进。使用蒸发法和联合测定仪测定土壤水分特征曲线和非饱和渗透系数具有比较好的可靠性。     

环抱式港区水体交换能力数值研究——以闸坡渔港为例

环抱式港池的水体交换能力强弱对港池的水质有重要影响,水体交换通道是改善港池水质的有效措施。本研究以闸坡渔港防波堤改造工程为例,采用不规则三角网格和有限体积方法,在潮流数模研究成果的基础上,建立平面二维对流-扩散数学模型,开展闸坡渔港扩建前后水体交换能力数值模拟研究,评估工程前后港内水体半交换周期和水体交换率。研究结果表明,闸坡渔港的水体交换能力较强,工程前水体半交换时间为129 h,工程后闸坡渔港水体半交换时间为104 h。工程后洲仔峡防波堤被改为涵洞式桥梁,使渔港与外海形成了水体交换通道,增加了港池内外水体相互作用和水体交换量,相应的水体交换能力增强。而港池外的两个水产养殖区域由于与外海相连,水体交换能力较强,工程前后该区域水体交换能力变化不大。     

直浸式直流无刷电机在深海液压源中应用研究

通过对深海环境下直流电机一些特殊要求的分析,阐述了直浸式直流无刷电机的基本构成。利用电机内部充油平衡海水压力的自动补偿技术解决了其在深水中工作所遇到的高压、密封和工作水深等困难,增强了电机在深海环境下的适用性。同时提出一种简单可靠的深海电机密封结构。经过试验验证了理论设计的合理性。     

大型溞(Daphnia magna)线粒体基因组的测定与序列分析

利用Long-PCR及普通PCR技术,结合引物步移法测序,经拼接、组装后获得中国淮河大型溞(Daphnia magna)线粒体基因组全序列,并对其基因组成、结构特点等进行初步分析.大型溞线粒体基因组全长为14948 bp,A、T、G、C各碱基含量分别为32.37%、34.73%、15.58%、17.31%,表现出明显的AT偏倚.13个蛋白质编码基因、22个t RNA基因、2个rRNA基因和1个D-loop区(控制区)的排列方式与典型的节肢动物线粒体基因组的排列方式略有不同.除COI基因以CTG、ATP8基因以GTG、ND3基因以ATC以及ND6基因以ATT为起始密码子以外,其余9个蛋白质编码基因均以ATG作为起始密码子;9个蛋白质编码基因具有典型的完全终止子TAG或TAA,COI、COII、ND4和ND5等基因采用不完全终止密码子T.基因组包含9个基因间隔区,共81 bp,长度1~62 bp;13个基因重叠区,共77 bp,重叠碱基数在1~27 bp之间,最大重叠在16 S rRNA和tRNA~(Val)基因之间.在预测的22个tRNA基因的二级结构中,发现只有tRNA~(Ser1)基因未能形成完整的二级结构,其他21个基因均可形成典型的三叶草结构.16 S rRNA和12 S rRNA基因长度分别为1373 bp和752 bp,D-loop区全长289 bp.本研究结果为探讨大型溞在溞属中的系统学地位及其与其他种间的系统发生关系等问题提供了数据资源.     

动力波形计算机反演的研究

本文根据福里叶正反变换理论,对畸变了的波形进行频谱分析,分解出它的各个组成频率分量,然后根据测试系统的频响曲线对组成波形上的各对应值进行修正,最后把修正后的分频叠加起来,求得反演修正后比较接近真实的波形。本文既有理论上的分析,又有具体实现的方法。     

WRF模式中台风"启德"模拟对 参数化方案的敏感性分析

为准确模拟台风路径和强度,采用WRF模式比较不同微物理过程和积云对流过程参数化方案对台风路径和强度模拟的影响,并基于集合预报方法考虑对台风预报系统误差进行优化。选用4种微物理过程方案和3种积云对流参数化方案,针对1213号台风“启德”进行模拟,结果表明不同的参数化方案对台风路径和强度的预报结果有明显影响,积云对流过程参数化方案相对于微物理过程参数化方案更加敏感。基于不同参数化方案扰动成员的集合平均预报方法,对于台风路径和强度的模拟误差均有明显改善,台风路径误差随时间增幅较小,其结果优于全部12个单方案试验的模拟结果;从台风强度方面来看,基于集合预报方法模拟得到的台风强度变化趋势与实况结果一致,且误差较小,优于大多数试验方案。结果表明:采用不同微物理过程和积云对流过程参数化方案的组合构建的集合预报模型,对于台风路径和强度的模拟均有一定程度改善,减小了采用不同参数化方案产生的路径不确定性,使其在台风“启德”的路径模拟上与实况更为接近,可为提升台风预报能力提供科学参考。     

LVP Modeling and Dynamic Characteristics Prediction of A Hydraulic Power Unit in Deep-Sea

A hydraulic power unit (HPU) is the driving “heart” of deep-sea working equipment. It is critical to predict its dynamic performances in deep-water before being immerged in the seawater, while the experimental tests by simulating deep-sea environment have many disadvantages, such as expensive cost, long test cycles, and difficult to achieve low-temperature simulation, which is only used as a supplementary means for confirmatory experiment. This paper proposes a novel theoretical approach based on the linear varying parameters (LVP) modeling to foresee the dynamic performances of the driving unit. Firstly, based on the varying environment features, dynamic expressions of the compressibility and viscosity of hydraulic oil are derived to reveal the fluid performances changing. Secondly, models of hydraulic system and electrical system are accomplished respectively through studying the control process and energy transfer, and then LVP models of the pressure and flow rate control is obtained through the electro-hydraulic models integration. Thirdly, dynamic characteristics of HPU are obtained by the model simulating within bounded closed sets of varying parameters. Finally, the developed HPU is tested in a deep-sea imitating hull, and the experimental results are well consistent with the theoretical analysis outcomes, which clearly declare that the LVP modeling is a rational way to foresee dynamic performances of HPU. The research approach and model analysis results can be applied to the predictions of working properties and product designs for other deep-sea hydraulic pump.