圆形数值波浪水池斜向和多向入射波浪模拟研究

为了研究斜向入射波浪,基于三维不可压缩两相流模型,开发了一套圆形数值波浪水池数值模型。在圆形波浪水池中,通过源项造波法成功生成了任意入射方向的波浪,并且利用人工摩擦项模拟阻尼区以数值耗散反射波浪。模型基于嵌入式多块网格体系,采用FVM法(finite volume method)离散Navier-Stokes方程,VOF法(volume of fluid)追踪自由水面。试验结果表明,斜向入射波浪的模拟结果与理论值基本一致,圆形波浪水池在模拟斜向入射波浪时,有效区域的面积较传统波浪水池显著增大,而且有效区域受波浪入射角度的影响也较小。同时,通过叠加多列斜向入射波浪,模拟出了多向交叉波列,并通过与理论结果对比,发现其具有较高的精度。     

多点液压式波浪能海水淡化系统建模与仿真

为缓解淡水资源短缺及化石能源过度使用问题,提出多点液压式波浪能海水淡化系统,该系统主要由采能装置、液压传递系统与反渗透膜海水淡化设备组成。系统的采能装置采用振荡浮子式,可将波浪能转换为浮子振荡从而被液压系统吸收达到采集波浪能的目的。为了提高液压式波浪能海水淡化系统的采能效率及淡水率,利用AMEsim软件对液压传递系统进行建模与仿真,分析了蓄能器、浮子个数及波高对液压传递系统输出响应的影响。结果表明:蓄能器能够使液压马达的输出响应更加稳定;当浮子的数量增加时,液压系统达到稳定的运行状态所需的时间更短,从而有利于提高系统的效率;波高在2 m左右时,本系统的产水量达到最大。     

海洋沉积物黏土矿物相对含量不同计算方法对比研究

海洋沉积物黏土矿物相对含量计算存在多种计算方法,并不统一,限制了异源黏土矿物的整合和使用。文章选取了两种较为常见的计算方法,即Biscaye和国标中规定的计算方法,分别对东印度洋109个表层样品黏土矿物的相对百分含量进行计算,分析对比了两种方法计算结果之间的差异。结果显示,两种计算方法结果存在显著正相关,都能显示黏土矿物分布的变化趋势,4种黏土矿物相关系数由高到底分别为:蒙皂石0.986、伊利石0.974、绿泥石0.924、高岭石0.923。相对于Biscaye计算方法,国标计算方法会增加伊利石和高岭石的相对百分含量而降低蒙皂石和绿泥石的相对百分含量。两种计算方法黏土矿物的含量相关性较好,可以建立起相互数学转换关系式。但在不同的海区,由于矿物成因、结晶程度以及混层矿物的出现可能会使衍射峰形态发生改变,从而相关性系数和转换关系也会相应发生改变。     

多能互补海洋能集成发电技术研究综述

介绍了国内外基于风能、太阳能、波浪能和潮流能等海上可再生能源进行多能互补集成发电的研究发展情况,从不同技术研究侧重点、不同装置机理差异性和多能互补集成发电方式等方面进行了概括和综述,对已有设备和理论研究等进行了对比,评述了目前海洋多能互补集成发电技术研究中存在的主要问题以及未来的研究发展趋势,指出未来海洋能源集成发电需在离岸化、新材料、大型化和阵列布局等方面进行技术研究和攻关。     

南大洋混合层的时空变化特征

过去对南大洋的研究受限于长期观测的缺乏,而现在地转海洋学实时观测阵(Arrayfor Real-timeGeostrophicOceanography,Argo)项目自开始以来持续提供了高质量的温度盐度观测,使系统地研究南大洋海洋上层结构成为可能。本研究使用2000—2018年的Argo浮标观测数据,分析了南大洋混合层深度(Mixed Layer Depth, MLD)的时空分布特征。结果表明:南大洋混合层存在明显的季节变化,冬春两季MLD在副南极锋面北侧达到最高值并呈带状分布,夏秋两季由于海表加热导致混合层变浅,季节变化幅度达到400m以上;在年际尺度上,MLD受南半球环状模(Southern HemisphereAnnularMode,SAM)调制,呈现纬向不对称空间分布特征,这与前人结果一致;本文指出在所研究时段,南大洋混合层在90°E以东,180°以西有加深趋势,而在60°W以西,180°以东有变浅趋势,显示出偶极子分布特征,并且这种趋势特征主要是风场的作用。     

西沙湾工程波浪推算及波浪场数值模拟

本研究根据崇武水文站1976—2007年共31 a的波浪观测资料,使用皮尔逊Ⅲ型频率曲线进行拟合分析,推算出崇武在不同重现期条件下的特征波浪要素,再将其作为外海波浪要素输入,通过基于椭圆型缓坡方程的CGWAVE近岸波浪数值模型,模拟西沙湾的重现期波浪场,得到其设计波浪要素,得到较为合理的计算结果。西沙湾的海底地形强烈地影响近岸波浪,导致了波高和波向的不均匀分布特征,岛屿和礁石都是天然屏障,东侧水域受龟屿及闽台码头的掩护,波浪反射、绕射明显,对避风坞起到了有效的保护作用。此外,对于不同地质的边界,反射系数不同使得近岸波高分布有较大差异。     

中国海洋生态环境特征分析

随着社会不断地发展,资源需求不断增加,海洋生态环境污染日益严重的问题开始逐渐显现出来。文章对近18年的相关数据进行计算研究,从水体质量、富营养化、赤潮情况等方面对我国海洋水体环境进行了分析,指出虽然我国四大海区水质问题逐年改善,但南海的近岸污染问题、东海和渤海的赤潮问题等仍需加以重视。文章的大量数据分析为我国建立更符合国情的海洋生态环境治理决策提供了参考。     

渤海岸线及水深变化对水动力影响的数值模拟

为探究渤海岸线及水深变化对水动力的影响,基于Delft3D水动力学模型,选用2003年和2015年作为围 填海前后的典型年份,建立了围填海前后岸线及水深条件下的渤海三维水动力模型,并对水动力场进行了模拟。通过对围填海前后潮波和潮余流的分析,得到了岸线及水深变化对渤海水动力场的影响。结果表明:填海后,岸线及水深变化会对渤海主导分潮M₂分潮产生较大影响,秦皇岛附近无潮点向西北方向偏移,渤海海域M₂ 分潮振幅总体减小;潮致余流场受岸线及水深变化影响较大,其中渤海湾曹妃甸港南部形成复杂的涡流,沿岸海域余流增大;滨海新区附近形成多个小范围环流,且天津港到黄骅港北部沿岸海域2015年余流比2003年增加3~5 cm/s;黄骅港南部形成一个逆时针环流,并且该处余流减小2~5 cm/s。辽东湾辽河口附近由于水深增加导致余流减小2~7 cm/s。莱州湾黄河口附近的逆时针环流向东南方向移动,黄河口北部余流略有减小,东南部余流明显增大,增加量最多能达到9 cm/s。刁龙嘴南侧顺时针环流减小,北侧顺时针环流增大4~9 cm/s。     

Wave Attenuation Performance and the Influencing Factors of A Lower Arc-Plate Breakwater

Comprehensive experimental and numerical studies have been undertaken to investigate wave energy dissipation performance and main influencing factors of a lower arc-plate breakwater. The numerical model, which considers nonlinear interactions between waves and the arc-plate breakwater, has been constructed by using the velocity wave- generating method, the volume of fluid (VOF) method and the finite volume method. The results show that the relative width, relative height and relative submergence of the breakwater are three main influencing factors and have significant influence on wave energy dissipation of the lower arc-plate open breakwater. The transmission coefficient is found to decrease with the increasing relative width, and the minimum transmission coefficient is 0.15 when the relative width is 0.45. The reflection coefficient is found to vary slightly with the relative width, and the maximum reflection coefficient is 0.53 when the relative width is 0.45. The transmission and reflection coefficients are shown to increase with the relative wave height for approximately 85% of the experimental tests when the relative width is 0.19 0.45. The transmission coefficients at relative submergences of 0.04, 0.02 and 0 are clearly shown to be greater than those at relative submergences of 0.02 and 0.04, while the reflection coefficient exhibits the opposite relationship. After the wave interacts with the lower arc-plate breakwater, the wave energy is mainly converted into transmission, reflection and dissipation energies. The wave attenuation performance is clearly weakened for waves with greater heights and longer periods.     

雅浦-马里亚纳海沟附近海域的精细地貌特征研究

利用西太平洋地区的雅浦-马里亚纳海沟附近海域的多波束水深数据,获得了9.8°N—13.2°N、132.2°E—145°E矩形区域内的高精度水深地形图。通过对精细地貌进行研究发现,马里亚纳海沟南部的洋坡上发育有大范围的地垒、地堑型地貌,雅浦海沟北部存在明显的分段性特征,菲律宾海盆和帕里西维拉海盆内存在不同展布方向的大规模脊-槽地貌。研究结果表明此处复杂的地形地貌特征主要受板块运动的控制。最后结合已有研究成果,对该区域的地形地貌进行了分类。