A fast multipole boundary element method for three-dimensional potential flow problems

A fast multipole methodology (FMM) is developed as a numerical approach to reduce the computational cost and memory requirements in solving large-scale problems. It is applied to the boundary element method (BEM) for three-dimensional potential flow problems. The algorithm based on mixed multipole expansion and numeric, al integration is implemented in combination with an iterative solver. Numerical examinations, on Dirichlet and Neumann problems, are carried out to demonstrate the capability and accuracy of the present method. It has been shown that the method has evident advantages in saving memory and computing time when used to solve huge-scale problems which may be prohibitive for the traditional BEM implementation.     

天然河道非恒定流数学模型原理及应用

利用Preissmann四点带权隐式差分技术,建立了天然河道非恒定流数值计算模型。并对计算中所涉及的一些关键技术问题进行了较为详细的阐述。由黄河下游282km河段、历时130d的数值模拟结果显示,计算流量过程线与沿途水文站实测值吻合良好,进而说明本模型能够用于天然河道洪水演变计算。     

基于卫星高度计和漂流浮标数据间数学校验关系的黑潮流轴和流路主成分估计

由于卫星高度计数据分辨率高、观测范围广的特点,我们使用该数据开展了黑潮流的研究。在之前的研究中,卫星绝对地转流都被用于对黑潮流域的表层流场的时空变化特征进行研究,并采用了一些探测方法提取了黑潮流轴和流路。然而,海面绝对地转流是由绝对动力地形估计得到,应该被当做实际流场的地转分量,在实际应用中并不能代表真实流场。在本研究中,建立了气候态绝对地转流与网格平均的漂流浮标流场间的数学校验关系,以此对卫星绝对地转流场进行修正,即便这两种数据的性质存在些许偏差。因此,基于主成分探测法,修正后的卫星绝对地转流被用于探测黑潮流轴和流路。对比结果表明,由修正后的卫星地转流场探测得到的黑潮流轴和流路均要好于地转流和表层流估计结果。修正后的地转流有助于开展更加准确的黑潮流轴和流路的逐日探测。     

西南季风不同阶段南海北部珠江口外断面水文调查分析

根据2000年7月及2001年5月南海北部珠江口外断面CTD调查资料、同期气象资料,并结合该海域历史资料,对调查断面珠江冲淡水扩展范围、跃层变动情况及上升流特征进行了分析,观察到对应于夏季西南季风的不同阶段,调查断面跃层分布与珠江冲淡水影响范围均发生明显变动,升降流的影响也呈现出不同特征：(1)西南季风较强时,断面陆架区上表层受冲淡水影响明显,海区的层化结构明显加强;(2)西南季风较强时．调查断面出现上升流和下降流。研究结果表明：(1)局地风应力与热通量的变化控制了调查断面跃层或混合层的温度和深度的变化,影响着珠江冲淡水的扩展范围,西南季风较强时珠江冲淡水扩展范围变大,调查断面跃层或混合层强度变大,深度变深;(2)夏季西南季风强时调查断面存在上升流,其形成机制为风产生的离岸水体Ekman输运的补偿效应,底地形的变化虽然也造成较弱的外海次表层水涌升,但可能只是加强了上升的速度或强度;(3)夏季西南季风强时调查断面上存在上升流区与下降流区毗邻的现象,下降流成因可能有二,一为近岸流和陆坡流呈相反方向运动形成弱的反气旋涡,二为“上升与下降因相互水体补充的需要而共生”。     

内潮汐和内波沉积研究现状与展望

根据国内外内潮汐、内波及其沉积的研究成果,概述了它们的研究进展,详细阐述了内潮汐、内波沉积特征和沉积类型,探讨了内潮汐、内波沉积研究的油气勘探意义。虽然内潮汐、内波沉积研究取得了较大进展,但仍存在着较多问题,如内潮汐、内波沉积的识别是该领域研究的最大难题。因此,在其未来研究上,应注意运用地震波识别、遥感等现代科技调查手段,进行多学科综合研究,尽快建立一套完善的识别标志,以促使其逐渐成为海洋沉积学中一个更为完善的研究领域。     

海底混输管线严重段塞流动的预测与控制

随着海洋油气田开发向深水海域发展,海底混输管线距离过长,且存在立管系统,容易形成严重段塞流动的现象日益严重.在严重段塞流工况下,管线的流动参数,如压降、段塞长度、段塞频率、持液率都随时间变化,并且表现为周期性变换的压力波动以及间歇出现的液塞.严重段塞流的不稳定性给油气田集输系统的设计及运行管理造成了巨大的困难.本文介绍了海底混输管线中严重段塞流动预测与控制的实验与理论研究进展,同时,对于节流、气举、分离等8类15种控制严重段塞的方法分别进行了评述,旨在为进一步开展海底油气混输管线严重段塞流动的研究提供借鉴,为工程实践提供参考.     

Dynamic Responses of Pontoons Connecting Process of Mobile Offshore Base

The dynamic responses of two pontoons while connected with each other in irregular waves are calculated by means of three-dimensional (3-D) potential flow theory.The computation is to find the optimal status for connection at a certain sea state.On the basis of the relative motion of two pontoons in irregular waves,Visual FORTRAN programming language,as well as OpenGL (Open Graphics Library),is used to develop a set of virtual reality system of the relative motion of two pontoons,which is fully interactive with realistic effect.The transfinite interpolation scheme is applied for the mesh generation of wave surface,and the wave motion is simulated by surface elevation and calculated by 3-D potential flow theory.     

内潮对吕宋海峡地转流动力计算的影响

利用2008年8~9月份吕宋海峡121°E断面上19.5°N~21°N之间4个连续站的CTD资料,讨论了内潮引起的温、盐剖面扰动对地转流诊断计算的影响,指出:在吕宋海峡,内潮引起的温、盐剖面扰动对地转流诊断计算的干扰不可忽略。因此,地转流诊断计算必须剔除温、盐剖面中的"内潮噪声"。另外,本文根据4个连续站时间平均后的温、盐剖面,通过动力计算法得到了吕宋海峡121°E断面上的地转流场,得出结论如下:吕宋海峡地转流速度较大部分多位于350 m以浅,流速最大值出现在表层;黑潮入侵南海主要发生于19.8°N~21°N的上层;在19.5°N~21°N之间,50~1 700 m深度范围内,海水体积通量呈现"上进下出"的垂向结构,350 m以浅为入流,流量约为2.6 Sv(1 Sv=1×106m3.s-1),350 m以深为出流,流量约为3.1 Sv。同期观测所得121°E断面上的盐度分布验证了本文所得地转流场的合理性。     

荔湾3-1气田潜在海底滑坡滑动距离预测及动态特性分析

A large number of submarine landslides with different scales have been identified in the canyon area of the submarine pipeline route of Liwan 3-1 gas field. There is still much chance that submarine sl...     

基于声传播时间的二维流场反演数值仿真研究

基于南海1998年夏季调查航次诊断计算的流函数场,选取越南以东偶极子发生海域,进行不同的声层析观测站位设置实验。模拟计算声线传播时间信息,然后应用基函数重建方法进行了流函数场的模拟反演研究,讨论了不同随机观测误差对反演结果的影响。研究结果表明该方法是可行的,在所选取的约833 km×833 km海域内,在观测海域外围配置19个声层析观测站位就能够很好地重构原流函数场,空间分辨率约为63.7 km,可以分辨模拟海域中尺度涡场结构,这是传统的基于海流计(CM)或声学多普勒剖面仪(ADCP)等观测方法所不能企及的。该观测技术和方法可以实际应用于近海大范围流场结构的遥感实时监测,为近海污染物等的扩散研究,海洋环境变化等提供实时观测流场资料。