海上油井密封套管内海水冻胀特性试验分析

1998年首次进行了海上油井密封套管内海水冻胀特性模拟试验,建立了一套各种参数的测量系统.文中介绍了管内海水冻结过程、海水过冷温度、结冰水温、轴向冻胀力以及管体应变测量结果.     

海冰与材料表面摩擦系数的动能分析

在温差、风及海流的作用下,海冰与海工结构物表面产生相互作用,其中平行于结构物表面的作用主要是两者间的摩擦。据此,就渤海海冰在不同温度、压力及速度的条件下与五种常见海工建筑材料(钢板、刷漆钢板、木板、刷漆木板、混凝土板)进行了摩擦试验。本文以混凝土板与海冰之间的摩擦试验结果为例进行动能分析,最后给出其它材料的动能分析结果。文中应用融化冰膜解释动摩擦系数的观点,把该系数与冰块运动时的动能连结起来,从而简单地解决了在不同速度和荷载下,选用动摩擦系数的方法。     

辽东湾S2冰侧限剪切强度的试验研究

利用试验方法系统地研究了辽东湾S2型海冰侧限剪切强度随剪切应变速率、加载方向、法向应力、温度和冰内孔隙率的变化规律。介绍了S2型海冰各向异性特点及剪切应变速率对剪切破坏方式的效应和韧脆破坏转变的条件。分析了不同加载方向海冰峰值剪切强度的差异 ,获得 - 6 2℃温度下S2冰内摩擦角和内聚力分别为 42°和 70 0kPa。利用统计分析给出峰值剪切强度与冰温和孔隙率的试验关系     

冰-结构动力相互作用过程的DDA模拟

应用非连续变形分析(DDA)方法, 模拟了海冰与直立结构的动力相互作用过程的模拟.该方法的优点是能将冰对结构的碰撞及冰的破碎过程可视化, 同时发生碰撞后结构在每一时间步的响应都可计算出来.数值算例表明, DDA方法进行海冰破碎过程的模拟, 比有限元或边界元等方法更为合理和接近实际.     

渤海低温和结冰条件下溢油基础理论实验室研究规划

介绍渤海冬季海洋环境条件和渤海沿岸和海上油气开发、运输原油的基本特点, 阐明渤海低温和结冰时原油和燃料油溢出后清理的难度\, 我国在此方面的初步研究现状, 此基础上提出的渤海低温和结冰条件下溢油研究方向.根据渤海未来油气开发规划和国际上冰区溢油方面近期研究成果, 规划了低温环境实验室溢油基础理论研究的具体内容, 并且简单介绍实验室研究的进度设计和未来合作研究的意向.     

季节性冰封热融浅湖水温原位观测及其分层特征

为探究季节性冰封浅湖热力学特征,于2010年10月至2013年7月对高原腹地一典型热融湖塘冰层生消、水/冰温及气象条件开展原位观测,分析了水温分布时间变化、温跃层以及冰生消对水温结构的影响。结果发现:冰面升华显著,贯穿整个冰期;水温日变化、季节变化和垂直结构受气温、大气辐射、风速、冰生消和湖底沉积层热贡献影响显著;在"无冰期-结冰前-冰生长期-冰融化期-融化后-无冰期"年循环过程中水温垂直结构分别呈现出"分层-翻转-逆温分层-逆温与正温共存-翻转-分层"的循环过程。分层期水温结构仅由上部混合层和温跃层构成,且偶因强风搅动而全湖翻转混合。可见,相比大中型湖泊,季节性冰封浅湖热力学结构差异显著。     

孤立冰块流拖曳系数的优化辨识

流拖曳系数是海冰动力学模型中的重要参数,实际海冰运动时受到水流的底面剪切作用和侧面正压力作用,相应的拖曳系数分别为摩拖曳系数和形拖曳系数。利用实验室波流水槽设备,对长方平底、长方粗糙底和圆饼型淡水冰试样进行拖曳运动试验,获得26组冰样运动数据。根据这些试验数据,利用动量法原理和数学优化方法构造了摩拖曳系数和形拖曳系数的辨识模型,将摩拖曳系数和形拖曳系数两项分开。在此基础上,分析了冰样粗糙度指标(支承长度率和冰厚均方根偏差)对这两个系数的影响;发现了摩拖曳系数同冰样水平尺寸和垂直尺寸之比的关系,该关系能将冰山和浮冰的摩拖曳系数归结到同一条曲线上。     

2010-2018年北极夏季中国北极科学考察航行期间被动微波遥感海冰密集度与船基目视观测资料的比较

为了更有效地将卫星数据应用于北极航行导航,被动微波（PM）产品的海冰密集度（SIC）与从中国北极科学考察中收集到的船基目视观测（OBS）资料进行了比较。在2010、2012、2014、2016和2018年的北极夏季总共收集了3667组目测数据。PM SIC取自基于SSMIS传感器的NASA-Team（NT）、Bootstrap（BT）以及Climate Data Record（CDR）算法和基于AMSR-E/AMSR-2传感器的BT、enhanced NT（NT2）以及ARTIST Sea Ice（ASI）算法。使用PM SIC的日算术平均值和OBS SIC的日加权平均值进行比较。比较了PM SIC和OBS SIC之间的相关系数,偏差和均方根偏差,包括总体趋势以及在轻度/普通/严重冰况下的情况。使用OBS数据,浮冰尺寸和冰厚对不同PM产品SIC反演的影响可以通过计算浮冰尺寸编码和冰厚的日加权平均值来评估。我们的结果显示相关系数的范围为0.89（AMSR-E/AMSR-2 NT2）到0.95（SSMIS NT）,偏差的范围为-3.96%（SSMIS NT）到12.05%（AMSR-E/AMSR-2）,均方根偏差的范围为10.81%（SSMIS NT）到20.15%（AMSR-E/AMSR-2 NT2）。浮冰尺寸对PM产品的SIC反演有显著的影响,大多数PM产品倾向于在小浮冰尺寸情况下低估SIC,而在大浮冰尺寸情况下高估SIC。超过30 cm的冰厚对于PM产品的SIC反演没有明显影响。总体来看,在北极夏季,SSMIS NT SIC与OBS SIC之间有着最好的一致性,而AMSR-E/AMSR-2 NT2 SIC与OBS SIC的一致性最差。     

Summer fast ice evolution off Zhongshan Station,Antarctica

Based on the field data acquired in the program of fast ice observation off Zhongshan Station, Prydz Bay, East Antarctica during the austral summer 2005/ 2006, physical properties evolution of fast ice during the ice ablation season is analyzed in detail. Results show that the annual maximum ice thickness in 2005 occurred in later November, and then ice started to reek, and the ablation duration was 62 days; sea water under the ice became warmer synchronously; corresponding to the warming sea ice temperature, a ＂relative cold mid-layer＂ appeared in sea ice; the fast ice marginal line recoiled back to the shore observably, and the recoil distance was 20.9 km from 18 December 2005 through 14 January 2006. In addition, based on the data of sea ice thickness survey along the investigation course of MV Xuelong on December 18 of 2005, the ice thickness distribution paten in the marginal ice zone have been described ： sea ice thickness increased, but the diversity of floe ice thick-ness decreased from open water to fast ice zone distinctly.     

海冰爬坡和堆积行为的试验研究

对于浅海区采油平台等设施常采用斜坡式人工岛形式,虽然在一定程度上起到降低海冰对平台的作用,但是海冰沿着斜坡上爬至平台并形成堆积,同样也会对平台设施造成破坏,因此有必要对海冰堆积爬坡的关键参数进行研究。通过在冰排前进方向放置混凝土实体结构物模拟海冰堆积和爬坡过程,分析了模型冰爬坡和下滑角度、最大堆积高度等关键参数以及模型冰断裂长度的统计特性及其与变形模量的关系,试验结果表明水位越高,冰排越容易发生堆积爬坡。破碎的模型冰在结构物前堆积后,形成爬坡角和下滑角。爬坡角随着堆积体的增大而增大,下滑角则逐渐减小。堆积冰高度一定时,高度不再增加,在来冰方向会形成新的堆积。这种现象为浅海区海上结构物的防冰减灾提供了新思路。