Amodified discrete element model for sea ice dynamics

Considering the discontinuous characteristics of sea ice on various scales,a modified discrete element model（DEM） for sea ice dynamics is developed based on the granular material rheology.In this modified DEM,a soft sea ice particle element is introduced as a self-adjustive particle size function.Each ice particle can be treated as an assembly of ice floes,with its concentration and thickness changing to variable sizes under the conservation of mass.In this model,the contact forces among ice particles are calculated using a viscous-elastic-plastic model,while the maximum shear forces are described with the Mohr-Coulomb friction law.With this modified DEM,the ice flow dynamics is simulated under the drags of wind and current in a channel of various widths.The thicknesses,concentrations and velocities of ice particles are obtained,and then reasonable dynamic process is analyzed.The sea ice dynamic process is also simulated in a vortex wind field.Taking the influence of thermodynamics into account,this modified DEM will be improved in the future work.     

Dynamics of large-truncated mooring systems coupled with a catenary moored semi-submersible

With the floating structures pushing their activities to the ultra-deep water,model tests have presented a challenge due to the limitation of the existing wave basins.Therefore,the concept of truncated mooring system is implemented to replace the full depth mooring system in the model tests,which aims to have the same dynamic responses as the full depth system.The truncated mooring system plays such a significant role that extra attention should be paid to the mooring systems with large truncation factor.Three different types of large truncation factor mooring system are being employed in the simulations,including the homogenously truncated mooring system,non-homogenously truncated mooring system and simplified truncated mooring system.A catenary moored semi-submersible operating at 1000 m water depth is presented.In addition,truncated mooring systems are proposed at the truncated water depth of 200 m.In order to explore the applicability of these truncated mooring systems,numerical simulations of the platform’s surge free decay interacting with three different styles of truncated mooring systems are studied in calm water.Furthermore,the mooring-induced damping of the truncated mooring systems is simulated in the regular wave.Finally,the platform motion responses and mooring line dynamics are simulated in irregular wave.All these simulations are implemented by employing full time domain coupled dynamic analysis,and the results are compared with those of the full depth simulations in the same cases.The results show that the mooring-induced damping plays a significant role in platform motion responses,and all truncated mooring systems are suitable for model tests with appropriate truncated mooring line diameters.However,a large diameter is needed for simplified truncated mooring lines.The suggestions are given to the selection of truncated mooring system for different situations as well as to the truncated mooring design criteria.     

力觉临场感遥操作机器人(3)：环境的动力学描述

力觉临场感遥操作机器人系统是一个典型的人-机-环交互系统.环境是遥操作机器人系统最终的环节,也是操作者感知和作用的对象,环境的动力学特性对整个遥操作机器人系统的控制性能会产生直接的影响.通过分析环境在力觉临场感遥操作机器人系统中的动力学特性,建立了环境在碰撞接触、线性平稳接触和非线性平稳接触3类情况下的动力学模型,并给出了模型的等效阻抗形式,为力觉临场感遥操作机器人系统的分析提供了基础.     

高寒草甸湍流特征量的季节变化特征

利用青藏高原东北边缘的若尔盖高寒湿地生态系统研究站玛曲高寒草甸观测场提供的2010年近地面层梯度和涡动观测资料,基于Monin-Obukhov相似理论(MOST)分析了该地区风速分量、温度、水汽和CO2的归一化标准差随稳定度参数z/L在均匀平坦地表的变化关系及其季节变化特征。结果表明,风速分量σu/u*、σv/u*和σw/u*与稳定度参数z/L呈1/3次方关系,并随|z/L|增大而增大,在近中性(|z/L|0.05)时趋于常数,且σu/u*σv/u*σw/u*;水平方向风速的归一化标准差随空气动力学粗糙度z0m的增大而减小,σw/u*无明显季节变化,可近似为常数;温度、水汽和CO2的归一化标准差在不稳定条件下与z/L呈-1/3次方关系,归一化值随|z/L|的减小而增大,在中性条件下σq/q*σc/C*σT/T*。σT/T*、σq/q*和σc/C*的季节变化分别与感热、潜热和CO2通量的季节变化相反,且主要决定于特征尺度T*、q*和C*。其中感热通量的季节变化与潜热通量、CO2通量相反,且年变化幅度最小,相应地,σT/T*的季节变化与σc/C*和σq/q*相反,且年变化幅度最小。     

1330号台风海燕强烈发展和快速移动原因分析

本文运用NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,垂直层次26层)和各种常规观测资料以及中央气象台台风实时定位定强数据对2013年全球最强台风海燕的特点和极端性展开分析,并运用天气学分析和动力学诊断的方法探讨"海燕"强度发展的动力机制和快速移动的原因,同时发掘预报着眼点,以提高中央气象台对类似台风的综合预报能力。本文主要研究结论为:(1)"海燕"在登陆菲律宾之前的持续加强和高强度维持发生在副热带西风急流加强南压和副热带高压南侧对流层各层低纬东风同时加强的条件下。(2)副热带西风急流加强南压是导致西太平洋副热带高压加强和副热带高压南侧对流层各层低纬东风加强及"海燕"高速靠近并登陆菲律宾的重要原因。(3)"海燕"的水平风速分布存在明显不对称,呈现台风北侧东风大于南侧西风、台风东侧南风大于西侧北风的特点,其中纬向风的不对称更显著。而由台风海燕东西两侧经向风和南北两侧纬向风的不对称分布导致的切变正涡度的增加可能是台风强度持续增强的重要原因之一。(4)对流层低层水平辐合的显著加强和台风海燕南北两侧经向垂直环流圈的加强和建立也是"海燕"强度持续加强的重要原因之一。(5)台风海燕持续加强和高强度维持的主要动力机制为内核区对流层低层水平辐合和对流层中低层涡度的持续增长以及台风所处环境的高层辐散的明显增加和高低层垂直切变的减小。(6)预报启示为:对于秋冬季的台风而言,除了西太平洋副热带高压、西风槽、对流层低层偏东风、越赤道气流外,还需关注对流层上层副热带西风急流的变化,特别是对于偏西行台风而言,副热带西风急流的加强南压可能会导致台风移速的加快和强度的明显加强。另外对流层上层不光是台风的出流层,能影响台风高层出流的变化,对流层上层的环流还可能对台风移动造成一定影响。     

1013号台风“鲶鱼”的台风环流分离方法比较

台风系统为中α尺度系统,接近大尺度系统.为了研究环境气流与台风的相互作用,需要将台风从环境风场中分离出来.分别采用时间滤波、空间滤波和动力学方法将2010年第13号（1013号）超强台风“鲶鱼”（Megi）从环境风场中分离出来,对比分离得到的台风环境场,结果表明：时间滤波和空间滤波具有相对的随机性,容易留下台风风场的残留,同时也会减弱环境风场,而采用动力学方法可以将台风“Megi”较好地分离出来.3种方法各有优缺点,采用时间滤波可以使风场、高度场和温度场很好地平衡,但是需要较长的时间序列;空间滤波方法,仅采用一个时刻的时间,方法相对简单易用,但是由于台风风场、高度场和温度场的尺度并不相同,采用同一尺度对台风滤波容易造成风场、高度场和温度场的不平衡;动力学滤波方法分离效果较好,但是相对复杂,在低层也容易产生不平衡的现象.     

南海北部神狐区域 SH2 站位甲烷水合物成藏动力学模拟研究

南海北部神狐区域海底的高丰度水合物储层与生物成因为主的甲烷气源表明该区域很可能是一种特殊的复合型海洋水合物系统,其成藏动力学机制有待进一步的研究和澄清。建立了一个耦合沉积层地质属性-流体流动过程-水合物反应动力学的传输-反应模型,区别了两种不同类型的水合物形成(分解)动力学过程:(1)在通常情况下溶解甲烷和游离气共同形成水合物,(2)特殊情况下游离气直接生成水合物,结果表明在神狐海域热力学环境下游离气形成水合物速度比溶解甲烷快约4倍,气体含量和动力学常数比值越大生成水合物越快,而对比水合物分布的模拟结果与实测数据表明该区域水合物储层聚集和产状很可能受到了其他地质活动的影响。     

列车振动荷载作用下南京细砂振动累积变形特性试验研究

列车振动荷载作用下松散砂土振密造成的早期路基沉降将对列车的正常运行产生很大的影响。本文以南京地区新近沉积片状细砂为研究对象,采用英国GDS空心圆柱扭剪仪模拟列车振动荷载的实际应力路径,并考虑排水条件、试样围压和加载幅值等因素,初步研究了2000列次(14000振次)列车振动荷载作用下南京新近沉积片状细砂的振动排水特性和竖向累积变形特性。实验结果表明,试样围压对南京片状细砂的竖向累积变形的影响较为明显,同时,当试验围压较小时,加载幅值对试样的竖向累积变形的影响更大。其次,排水条件主要对列车运营前期的路基累积变形产生明显的影响,对后期的累积变形的影响基本可以忽略。最后,根据试验结果,本文也初步给出了排水条件和不排水条件下南京片状细砂的竖向累积应变增长曲线的新预测公式及其参数取值。研究结论对列车振动荷载作用下新近沉积砂性土的动力学特性及其累积变形的计算方法等问题的研究具有很好的参考价值。     

裂缝性碳酸盐岩油藏裂缝网络的识别方法研究——以胜利油区F潜山油藏应用为例

提出了针对碳酸盐岩裂缝型储层的裂缝识别和类型判别方法:在对常规测井曲线进行小波多尺度分析的基础上,通过求取剩余曲线变化率,以消除岩性对测井曲线的影响,突出裂缝信号,提高常规测井对裂缝的分辨率;以岩心描述和成像测井所识别的裂缝类型为样本,以多测井参数为变量,运用主成分分析和Fisher判别等方法,建立裂缝类型的判别模型。此方法应用于胜利油区F潜山碳酸盐岩储层的裂缝类型判别,效果较好。