潮滩上应用ADV进行波浪观测与特征参数计算

声学多普勒流速仪(ADV:Acoustic Doppler Velocimetry)可以同时测量水体流速与水压的高频变化信息,通过合理的设置采样工作模式和数据后处理方法,可以计算得到高精度的波浪特征参数。本次实验选择在长江口南汇边滩低潮滩开展野外观测,布放仪器包括ADV和光学后向散射浊度计(OBS)各一台,均采用连续工作模式,ADV采样频率为32 Hz。数据处理首先进行原始流速观测数据的信号质量检查和异常值去除等步骤,剔除信噪比小于5 d B或相关系数小于70%的观测数据;对压力数据进行中心化和消除趋势项处理,降低因潮位变化引起的偏移。在运用传递函数将压力谱转换成表面波谱时,需要首先确定一个截断频率,对比分析发现,潮滩环境采用高频截断频率固定在0.5 Hz效果最理想。通过计算得到观测期间的主要波浪特征参数值分别为,有效波高为0.03~0.51 m,平均有效波高为0.3 m;平均周期为2.52~7.22 s,平均跨零周期为2.46~6.57 s;波浪的轨道流速为0.03~0.13 m/s,平均轨道流速为0.09 m/s。波高与水深之间具有良好的正相关关系,说明对于潮滩上固定站点,涨落潮水位变化是制约波高发展的重要因素。可见,ADV可以实现对潮滩流场和波浪作用的同步观测,为开展波流共同作用下潮滩沉积地貌演变的沉积动力学研究提供了手段与方法支持。     

半潜平台浮子式系泊系统参数优化研究

通过在系泊缆中设置浮子可以改善系泊系统性能,降低平台运动响应。建立浮子式系泊系统的数值计算模型,验证浮子式系泊系统数值计算方法,详细分析浮子设计参数(设置位置和净浮力大小)变化对系泊缆张力特性与平台运动的影响规律,并根据得到的规律选择了优化的浮子系泊系统方案。最后对优化方案进行评估,表明优化方案可以显著降低系泊中的平台水平运动,尤其是低频运动,同时系泊缆张力变化不大,仍满足安全要求。研究结果可为今后浮子式系泊系统设计提供参考。     

龙口桑岛附近海域表层沉积物分布特征

根据桑岛附近海域184个表层沉积物样品的粒度测量结果,分析了表层沉积物类型、分布特征和粒度参数变化规律,并探讨了影响沉积物分布的主要因素。结果表明,桑岛附近海域表层沉积物主要包括砂质粉砂、砂质砾、砾石等7种类型,砂质粉砂分布广泛,含砾的粗粒沉积物主要分布在桑岛周边近岸,细粒组分高值区主要在远岸地区。沉积物分选程度总体上呈中等,偏态值基本都是正值。桑岛南侧水道和依岛北侧表层沉积物起动流速小于最大潮流流速,潮流作用在此处明显;砂质海岸和桑岛北侧海岸沉积物主要受波浪作用影响。     

凸起型螺旋导板扰流抑制试验研究

为深入研究安装螺旋导板的深水立管涡激振动规律,设计一种月牙凸起型螺旋导板抑振装置,月牙凸起采用橡胶材料,在凸起两端肋高最低处连接成螺旋状。通过变化螺旋导板的螺旋数、螺距及螺高等形状参数,在风-浪-流联合水槽中进行安装该抑振装置的立管涡激振动试验,研究该抑振装置对涡激振动的抑制效率及其对立管动力响应的影响规律。研究结果表明,凸起型螺旋导板可取得优异的抑制效率,有效地降低由漩涡脱落引起的横向振动幅值;随着螺旋数的增加,螺旋导板抑制效率有所提高,但增幅降低,增加螺距对抑制效率影响不大,而随着螺高的增加,抑制效率有较大增幅;同时该抑振装置能有效地扰乱立管振动的主导频率,各抑振立管模型在示波区间内基本没有出现明显的主导频率。     

缺测潮位补齐方法的比较分析

简要介绍了利用二次抛物线拟合法、自报值循环逼近法和参数法进行缺测潮位数据补齐的原理和适用范围,对实测潮位资料的不连续进行数据补齐。选取4个不同潮汐类型的验潮站(小麦岛、龙口、涠洲、海口),对缺测数据,采用二次抛物线拟合法和自报值循环逼近法进行补齐。选取文登、乳山口、千里岩3个验潮站,对缺测数据采用参数法进行补齐。结果表明,3种方法对于缺测潮位的补齐均具有可靠性和实用性。二次抛物线拟合法和参数法补齐精度较高,自报值循环逼近法和参数法可补齐较长时段的缺测潮位,二次抛物线拟合法和自报值循环逼近法无需临近验潮站同步实测数据。在工程应用中,需根据缺测时段及时长选择合适的方法。     

热机碎岩钻进工艺中钻进规程参数的理论分析

通过建立数学模型，对热机钻进中钻进规程参数与机械钻速的变化规律进行了理论分析，并推导出了它们之间相互影响的关系式，对热机钻进中最优规程参数的确定具有重要指导意义。     

内马铁路一期工程局部不规则二维场地地震反应分析

基于内马铁路一期工程地质资料,利用ABAQUS有限元软件建立某局部不规则二维场地有限元计算模型,利用Python语言进行二次开发,编制二维等效线性化计算程序。开展50年超越概率63%、10%和2%水准下的土层地震反应分析计算,对不规则地形不同位置处的地震动峰值加速度和频谱特性进行对比分析。研究结果表明,不规则地形对地震动特性的影响显著。本文研究结果对内马铁路一期工程地震动参数确定具有指导意义,同时可为跨越不规则地形工程结构抗震设计提供参考。     

基于一维综合孔径微波辐射计的海面温度反演研究

Due to the low spatial resolution of sea surface temperature(T_S) retrieval by real aperture microwave radiometers,in this study, an iterative retrieval method that minimizes the differences between brightness temperature(T_B)measured and modeled was used to retrieve sea surface temperature with a one-dimensional synthetic aperture microwave radiometer, temporarily named 1 D-SAMR. Regarding the configuration of the radiometer, an angular resolution of 0.43° was reached by theoretical calculation. Experiments on sea surface temperature retrieval were carried out with ideal parameters; the results show that the main factors affecting the retrieval accuracy of sea surface temperature are the accuracy of radiometer calibration and the precision of auxiliary geophysical parameters. In the case of no auxiliary parameter errors, the greatest error in retrieved sea surface temperature is obtained at low T_S scene(i.e., 0.710 6 K for the incidence angle of 35° under the radiometer calibration accuracy of0.5 K). While errors on auxiliary parameters are assumed to follow a Gaussian distribution, the greatest error on retrieved sea surface temperature was 1.330 5 K at an incidence angle of 65° in poorly known sea surface wind speed(W)(the error on W of 1.0 m/s) over high W scene, for the radiometer calibration accuracy of 0.5 K.     

快速液动网络仿水母软体机器人的结构优化

水母在海洋内分布深度范围大,经过数亿年的进化,它具备极强的环境适应性,提出了一种新型仿水母软体机器人结构。为避免以往仿水母机器人的缺陷,采用快速液动网络（Fast Liquid Network,简称 FLN）构建驱动结构,采用电推杆来实现仿水母软体机器人的外伞摆动。新的设计具有全封闭结构,适合独立自主和大水深环境下运行。构建了仿水母软体机器人的总体模型,基于 Yeoh 超弹性材料本构模型对机器人进行有限元仿真优化,获得了优化的结构参数（腔室和驱动器的尺寸）。采用精密加工模具实现了软体结构的制作,采用弹簧钢片对软体结构进行刚度加强,通过各部件的联接实现了模型的系统集成。通过对原型机的测试,实现了仿水母机器人水下自主上浮运动,验证了本设计方案的可行性。     

海底沉积环境对海底表层沉积物声学参数测量影响研究

海底表层沉积物声学参数是决定海洋声场环境的关键因素,是求解海水中声波传播问题,调查海底地学特性,及建立典型区域适用地声学模型等研究的重要组成部分,其测量与海底沉积环境密切相关。本文利用Hamilton地声学模型的环境参数和基于物理学的声学模型融合的地声学模型方法,开展了海底沉积环境对海底表层沉积物声学参数测量影响研究,主要利用4种声学模型计算沉积物的压缩波和剪切波的声速与声衰减系数,通过纹理特征的分形方法分析不同地质环境下海底空间沉积特征,预测了不同掠射角下的单砂层、薄层状结构体等海底反射损失。此外,本文对池底层状介质进行了声反射损失测量实验,实验室测量结果与基于物理学的声学模型预测结果基本相符。研究结果将为海底声学理论研究提供基础资料与技术支持,还可为海底表层沉积物快速原位准确测量提供科学依据。