非线性波消波及波场分布研究

本文基于雷诺平均N-S方程,并结合RNG k-e方程建立了粘性数值波浪水槽,对不同波陡、不同相对水深、不同相对波高的非线性规则波的阻尼消波问题和波场分布进行研究。文中提出了两种描述消波区内部阻尼变化的阻尼函数,分别适用于小波陡情形和高波陡情形。研究结果表明,小波陡组消波区可设为一个波长,阻尼系数取10~4～10~5即可满足消波要求,计算结果与实验结果及造波理论吻合良好;高波陡组消波区可设为两个波长,阻尼系数取10~4～10~5亦可满足消波要求,计算结果与实验结果吻合良好。此外,当波陡较小时,波场内反射情况的小幅改变即可对整个波场造成影响,特别是当水深较浅时这种影响极为明显,需谨慎考虑。当波陡较大时,水波能量较高,整个波场沿水波传播方向可观测到明显的衰减现象,在具体试验中需进行考虑。     

时间域精细速度建模的策略与试验

速度在地震勘探中十分重要,压制多次波、偏移成像和地震反演都需要准确的速度模型。为了高效和准确的获取速度模型,基于时间域精细速度建模方法,利用疑似含气区的二维多道地震资料,针对初始模型、层位约束和基于人工速度拾取的速度反演3个方面开展了试验,探讨实际资料中时间域精细速度建模方法的关键点和效果。试验表明：无需人工速度拾取,时间域精细速度建模能够实现浅地层速度的准确反演,进而高效地完成浅地层速度异常的识别;层位约束能提高速度建模的效率和精度;在地层结构复杂区域,人工速度拾取有利于时间域精细速度建模。     

原油中的正构烷烃类在海沙和海水中风化的模拟实验

通过自然条件下沙表层和水面溢油的模拟风化实验,采用GC-MS作为检测器,研究原油中的正构烷烃在厦门地区的风化规律.结果表明,在一个月的风化模拟实验中,两种不同介质溢油风化均明显体现轻组分的正构烷烃丢失现象,且正构烷烃组分在水面溢油的风化速率低于沙表层溢油速率1～2个碳数.沙上模拟实验后期APr/APh比值明显受到风化影响,诊断比值不适用于油源鉴别.诊断比值An-C17/APr、An-C18/APh在短期风化过程中受风化影响小.水面溢油模拟实验结束后发现水体中n-C13-n-C29的正构烷烃组分含量升高2.9%～327.4%.     

红原泥炭正构烯烃的分布与古气候意义

利用GC-MS对红原泥炭样品中的分子化石进行了系统检测,获得了一系列正构烯烃,碳数分布范围为C18-C28,主峰碳为C27,次主峰为C23或C25,与同一深度处的正构烷烃分布模式完全不同。泥炭中正构烯烃的轻重组分∑C21-/∑C21+、正构烯烃与相应碳数的正构烷烃比值呈有意义的阶段性变化。其中∑C21-/∑C21+与正构烷烃L/H的变化趋势大体一致;而C24:1/C24:0和C23:1/C23:0比值却与之相反。这可能与正构烯烃,特别是这些中碳数化合物因气候如温度的变化在厌氧条件下发生微生物的氢化作用有关,很可能记录了青藏高原东北部地区全新世以来的温度信号。(C26+C27+C28)/(C23+C24+C25)正构烯烃比值,与该区植被分布具有一定的对应关系,说明这些正构烯烃可能除了与植被有关外,也与不同植被类型的组织具有不同抗微生物降解能力相关。这些指标记录的气候信息与前期报道的分子化石记录的气候演化基本一致,说明正构烯烃可以作为古气候的替代性指标。     

沿岸流非线性不稳定特征数值研究

当不稳定剪切波的波幅达到有限幅值之后,需要用非线性不稳定模型来分析沿岸流不稳定运动特征。本文通过建立并验证沿岸流非线性不稳定数学模型,在讨论该模型参数对沿岸流不稳定影响的基础上,率定实验中的模型参数并利用该数学模型模拟了实验中沿岸流不稳定的发展过程及其特征,主要结论有:（1）底摩擦系数越小,侧混系数越小,不稳定发生的时间越早,不稳定的波动幅值越大;（2）沿岸流非线性不稳定演化可能出现的5个阶段（线性阶段、倍周期阶段、大周期阶段、波群阶段以及不规则阶段）,实验中出现的沿岸流通常处于线性阶段或非线性倍周期阶段,倍周期阶段的涡旋是由线性阶段的涡旋发生追赶、配对直至合并产生的。涡旋配对以碰撞的形式发生,大部分能量转移至追踪波,然后以较慢的涡旋速度沿岸传播。     

深海内波空间啁啾的演变研究

根据基于两层流体推导的深海内波弱非线性薛定谔(Nonlinear Schrodinger,简称NLS)方程,引进空间啁啾的思想,研究深海区频散效应和非线性效应的作用。文中推导出了频散效应和非线性效应所致啁啾的表达式,采用数值计算方法计算了综合效应产生的总啁啾。分析了频散和非线性以及综合效应所致啁啾在深海内波传播中的演变规律。从空间啁啾的角度,解释中国南海东沙群岛附近深海区内波演变的机理。     

快速滤波本征模态函数分解中的边界处理

针对快速滤波分解信号为本征模态函数(IMF)所产生的边界效应问题,提出了一种抑制这种边界效应的方法。即利用快速滤波先将原信号分解为本征模态函数,然后在信号内部截取适当的两段分别延拓到原信号两端,经快速滤波得到分解结果后,再截去延拓的部分,保留原信号长度的分解结果。通过实例验证了该方法的有效性。     

A Bingham-plastic model for fluid mud transport under waves and currents

Simplified equations of fluid mud motion, which is described as Bingham-Plastic model under waves and currents, are presented by order analysis. The simplified equations are non-linear ordinary differential equations which are solved by hybrid numerical-analytical technique. As the computational cost is very low, the effects of wave current parameters and fluid mud properties on the transportation velocity of the fluid mud are studied systematically. It is found that the fluid mud can move toward one direction even if the shear stress acting on the fluid mud bed is much smaller than the fluid mud yield stress under the condition of wave and current coexistence. Experiments of the fluid mud motion under current with fluctuation water surface are carried out. The fluid mud transportation velocity predicted by the presented mathematical model can roughly match that measured in experiments.     

垂荡式波浪能装置运动模型数值分析

垂荡式波浪能装置在海洋可再生能源开发中被广泛应用,通过浮子与摇杆在垂荡方向的相对运动吸收波浪能。在以往相关的运动预报数值分析中,通常基于微幅波假设,仅考虑浮子与摇杆在垂荡方向的运动,忽略摇杆其他自由度运动。建立并求解了垂荡式波浪能装置的非线性联合运动方程组,分析垂荡式波浪能装置的波浪载荷、浮子与平台连接处的受力情况。数值计算系统的运动响应,并将计算结果与已有的试验数据进行比较验证,结果表明数值模拟的垂荡式波能装置的运动响应与试验结果相符合。最后,应用本计算方法分析PTO(power take-off)参数对波能装置发电性能的影响。     

钢筋混凝土疲劳性能的非线性有限单元法分析

为分析海洋混凝土结构在波浪及海流等荷载作用下的疲劳特性,基于试验结果分析,我们建议了一个用弹塑性增量变刚度法分段跟踪疲劳应力-应变关系曲线及应力循环次数与疲劳应变关系曲线相结合的非线性有限元分析法。混凝土的本构模型采用内时损伤模型。该分析方法的特点是利用较少的机时,就可分析得出结构经过任一疲劳次数(包括上百万次)高周疲劳全过程后的应力、应变状态。这在国内外尚属少见,从而为海洋混凝土结构疲劳特性的有限元分析及用分析法部分代替冗长、昂贵的疲劳试验提供了条件。为验证分析方法的可靠性,我们对海洋平台中经常遇到的钢筋混凝土板的疲劳特性进行了分析,所得计算结果与试验结果符合较好,证明了本文所建议方法的可行性。