Hydrodynamic and dynamic analysis to determine the directional stability of an underwater vehicle near a free surface

A theoretical methodology to determine the open-loop directional stability of a near-surface underwater vehicle is presented. It involves a solution of coupled sway and yaw equations of motion in a manner similar to that carried out for surface ships. The stability derivatives are obtained numerically through simulation of motions corresponding to planar motion mechanism (PMM) model tests. For the numerical simulation, a boundary-integral method based on the mixed Lagrangian-Eulerian formulation is developed. The free-surface effect on the vehicle stability is determined by comparing the results with that obtained for vehicle motion in infinite fluid. The methodology was used to determine the stability of the Florida Atlantic University’s Ocean EXplorer (OEX) AUV. The presence of the free surface, through radiation damping, is found to suppress unsteady oscillations and thereby enhance the directional stability of the vehicle. With effects of free surface, forward speed, location and geometry of rudders, location of the center of gravity etc. all being significant factors affecting stability, a general conclusion cannot be drawn on their combined effect on the vehicle stability. The present computational methodology is therefore a useful tool to determine an underwater vehicle’s stability for a given configuration and thus the viability of an intended mission a priori.     

南沙海域万安盆地地质构造特征

利用在南沙海域万安盆地所采集的地震、重磁资料及钻井、地质资料，对该盆地的地震反向特征，沉积特征、区域地质、构造特征及构造发展史进行了的简要的论述，本文以该区Ｔｇ深度资料为基础，并利用ＣＣＯＰ年刊发表的新生代基底深度资料，初步圈定了万安盆地的边界，并对盆地二级构造单元进行了划分，将盆地划分为５坳３隆、坳隆相间的构造格局。     

长江河口涨、落潮槽内的沙波地貌和输移特征

涨、落潮槽是河口区的重要地貌单元,槽内由于不同的优势流作用而表现出不同的泥沙运移特征。沙波是底沙输移的表现,因此研究槽内的沙波特征对于涨、落潮槽的水动力和沉积地貌研究有重要的意义。本文依据现场声纳观测、测深仪测深、表层取样和现场水动力观测等方法获得河槽床面沙波和水动力资料,对沙波的几何形态、波高和全潮周期的迁移距离进行...     

具有内波特性的渤海南部次重力波

次重力波(infragravity waves)是频率范围介于局地平均Brunt-V¾is¾l¾频率和0.05Hz(涌浪频率)之间的一种海洋波动,其能量在深水大洋中一般甚低,但在浅海中却很强.该波动的研究对于浅海海洋内部混合、近岸海洋工程、海洋生态学、海洋沉积学及军事海洋学均有重要的意义.Munk[1]很早就开始研究这类波动,然而主要由于观测技术的限制,对于该类波动的动力学机制的研究进展迟缓.     

黄河口快速沉积及其动力过程

现场观测资料和卫星遥感校准图像计算表明 ,185 5年以来 ,黄河三角洲新淤陆地 36 99km2 ,生长速率为 2 6 8km2 /a ,黄河输入三角洲 1× 10 8t泥沙形成 3 14 4km2 的陆地。进入河口区的泥沙约 88 4 %堆积在水下 8km宽的三角洲前缘。研究表明 ,这一堆积比例是河口切变锋、异重流和潮流场相互作用的结果 ,异重流在黄河汛期一直存在 ,大约搬运黄河来沙的 6 0 %沉积在三角洲前缘 ;一个潮周期内 ,切变锋出现两次 ,它能够捕获异轻羽状流中的悬浮泥沙堆积 ,也能够限制异重流的远距离扩散。切变锋消失后 ,少量悬浮泥沙才能远距离扩散 ,随潮流离开三角洲水下斜坡。     

基于新型高频声学多普勒流速剖面仪的河口近底部边界层观测初探

河口物质输运、能量交换与底边界层内的水动力过程密切相关,底边界层参数(如切应力、拖曳系数)的确定至关重要。挪威Nortek公司生产的新型声学多普勒流速剖面仪AD2CP相比传统ADCP具有高频、低噪的优点,可用于高频(16Hz)流速剖面观测,而被广泛应用于底边界层观测的ADV只能测量单点高频流速。本文采用AD2CP在长江口南槽最大浑浊带区域进行座底式观测,并与同步近底部三脚架上ADV的观测结果进行对比。结果表明,使用AD2CP测得的近底部平均流速与ADV的测量结果吻合良好;使用惯性耗散法计算了底切应力,基于ADV的单点高频流速数据计算结果为2.16×10~(-2)～5.69×10~(-1)N/m~2,基于AD2CP的结果为2.09×10~(-2)～4.26×10~(-1)N/m~2,二者范围大致相当。在此基础上,基于AD2CP数据计算出摩阻流速为4.55×10~(-3)～2.06×10~(-2)m/s、底拖曳系数范围为1.84×10~(-4)～2.49×10~(-3),与ADV的计算结果基本一致。此外,由于AD2CP可以获得高频的流速剖面数据,优于单点ADV,具备观测近底部边界层参数和边界层内湍流剖面的潜力。     

震前卫星热红外环形应力场特征

本文包括两部分内容:①描述了1996年2月3日云南丽江Ms7.0级地震,震前几天的卫星热红外图像呈现圆形,它的NNW、NW、SN、及NE向的热旋扭面往S收敛。该地震地表破裂由一系列张扭性裂缝组成,呈左旋左列,水平位错不明显,垂直断距数厘米。垂直力对构造变动的作用较为明显;而丽江地震震源机制解破裂面II的走向NNE6o,倾向W,倾角44o,P轴方位为NNE3o、仰角75o,近于直立,综合热旋扭面展布、地震地表破裂特征及震源机制解,得出该旋扭椭圆为地幔外侧右旋上涌所造成;②菲律宾萨马岛Ms7.0～7.5强震群及青海共和Ms7.0地震前热应力环椭圆的推进路径。根据这一特征得出交变潮汐力的地球动力学解释。卫星热红外图像震前应力热场的方法是临震预测地震的有效方法,卫星热红外技术辅以震源机制解和地表破裂带力学分析是研究地球动力学有力工具。地球自转速度变化,交变潮汐力和地幔旋扭上涌力是地球动力学的主因。     

GRACE和SLR观测的地球动力学扁率最大熵谱及小波相关分析

卫星重力测量技术的实现为测定地球动力学扁率提供了新的方式和途径,GRACE卫星是目前最新的重力测量卫星,据其恢复的低阶重力场较以往精度得到大大提高,然而其观测地球动力学扁率（二阶项）却与卫星激光测距（SLR）结果相差较大.本文采用最大熵谱和小波分析方法对GRACE和SLR观测的地球动力学扁率时间序列信号进行定量比较分析,结果表明：GRACE观测的地球动力学扁率年际周期变化振幅仅为SLR观测结果的25%,并且目前GRACE观测的地球动力学扁率数据中含有系统输入信息和相位差,但前者较后者包含有较强的短周期（2～6月）信息.造成这种差异的主要原因可能来自于GRACE与SLR全球观测数据时空分布不同.     

Effect of sand on the vacuum consolidation of dredged slurry

Vacuum preloading is often used to improve the geotechnical properties of dredged slurry. Although the performance of this method has improved with rapidly developing technology, soil columns usually formed on the drainage boundary induce the decrease of permeability around the boundary, thereby limiting the further development of this method. To address this issue, this paper proposes a method for pretreating the slurry combined with sand prior to vacuum consolidation. This method partially replaces the fine particles with sand to reduce the formation of soil columns. Two groups of vacuum preloading tests were performed to investigate the effect of sand content and sand grain size on the vacuum consolidation of dredged slurry. The test results revealed that for a given sand grain size, increasing the sand content of the sand–slurry mixture increased the pore water drainage and accelerated the dissipation of pore water pressure, thereby increasing the vane shear strength. In contrast, for a constant sand content, the samples containing coarse sand exhibited increased pore water drainage and accelerated dissipation of pore water pressure, thereby increasing the vane shear strength of the soil.     

胶南地区的伸展作用——以胶南—诸城一带为例

胶南地区的胶南—诸城一带存在两期不同方向的伸展构造。早期以形成近ＥＮ向的拉伸线理为特征，并在不同构造层次上显示出不同的变形。出露于研究区中部桃林尚庄隆起的含榴辉岩片麻岩中，主要以ＬＳ的组构为特征，显示出早期伸展作用下地壳岩石的垂直轴缩短、ＥＷ向拉伸的共轴应变；而在把下地壳含榴辉岩片麻岩与以变沉积岩为主的中上地壳岩石分开的韧性滑脱带上，此期伸展作用则表现为从东向西剪切的非共轴简单剪切变形，具有近水平的拉伸线理及近水平的ＥＷ向剪切褶皱和鞘褶皱枢纽。晚期伸展作用表现为近ＳＮ的伸展垮塌作用，形成向北和向南倾斜的两条韧性正剪切带，且遭受低角闪岩高绿片岩相条件下的透入性均匀简单剪切变形，剪切方向分别向北和向南。