海上浮动软管的三维静态分析

提出了海上浮动软管的三维静态分析模型。在四级海情下，对输送柴油的软管求得了解析解，得出了软管在侧向和垂直方向的偏移及其所受的拉力，认为此时的软管是不安全的。     

赤道深层急流动力机制初步探讨

多年现场观测揭示,在大洋深层许多区域存在出人意料的高能区,诸如在赤道1000～3000m深度间存在着东西流向随深度交替变化的急流,本文提出连系不同密度水体输运的局部浮力振荡所产生的波动以及关连的能量辐射和沿赤道产生的局部能量辐聚是形成赤道深层急流的主要动力机制.本文结果还揭示,铅垂向湍粘系数和湍扩散系数的大小与赤道深层急流的结构和强度间存在密切的关系.对应大的铅垂向湍粘系数和湍扩散系数,急流强度减弱且其纬向相干尺度和铅垂尺度增大.另外不同周期的浮力振荡产生不同结构和强度的急流.振荡周期越长,急流的核心位置离东边界越远、沿赤道的相干尺度也越大.     

Bowen数和东中国海Bowen数分布

本文讨论Bowen数的意义、功能和计算法。同时,依据多年水文气象实测资料作统计,计算出东中国海的Bo值。其结果绘制成1月至12月的月平均分布图,从而对本海域的Bo分布特点作详细分析介绍。     

采用RNG紊流模型计算静止环境中圆形负浮力射流

基于RNG方法的κ-ε湍流模型,运用混合有限分析算法对静止环境中圆形负浮力射流进行数值模拟。从射流的最大入侵高度、流速矢量图、温度等值线、湍动能等值线、横断面上的流速和温度分布以及轴线上温度变化等方面与有效的试验资料进行了较为全面的对比验证。两者的良好吻合表明,基于RNG方法的紊流模型和混合有限分析法的结合能较好地模拟变密度流动。     

三峡大坝会减小东海的上升流和生产力吗?——敬复王保栋、孙霞两位指教

2000年笔者利用很简单的一维稳态箱式模型,指出若三峡大坝减少了流入东海的淡水量,则将减少东海陆棚边缘涌升的黑潮次表层水.由于黑潮次表层水饱含营养盐,因此若涌升速率降低了,涌升至东海大陆架的营养盐也就跟着降低,从而影响生物生产力及渔获.王、孙二位提出了不同的看法,并正确地指出了一维稳态箱式模型过度简化所导致的若干问题.然而,王、孙二位似乎对大陆架上之浮力效应原理有所误解,因而误以为浮力效应原理与箱式模型所得推论相反.     

浮力装置触发深海管道水平向整体屈曲效果的数值模拟研究

海洋油气资源的运输主要通过海底管道进行,管道在工作时受到较大的温度荷载,会产生整体屈曲变形。深海管道设计中常采用人为装置触发一定程度的水平向整体屈曲变形,来释放轴向的温度应力,浮力装置是常用的触发方式之一。本文通过数值模拟研究,分析了不同浮力大小和不同浮力施加范围下,管道水平向整体屈曲的临界屈曲力,得出临界屈曲力随浮力大小和施加范围变化的情况;并研究了不同土体阻力下,浮力装置触发整体屈曲的效果。研究表明,水平向土体阻力较大时,浮力装置触发水平向整体屈曲的效果较好。浮力装置的触发效果对轴向土体阻力不敏感。     

太平洋副热带东部模态水的年际变化及机制研究

根据2004—2014年的全球海洋Argo网格数据集(BOA_Argo)和ECMWF ERA-Interim再分析资料,计算了冬季太平洋副热带东部海区的水团变性率及水团形成率,对南北太平洋副热带东部新生成模态水的年际变化及其形成机制进行了研究。结果表明:北太平洋副热带东部模态水(NPESTMW)和南太平洋副热带东部模态水(SPESTMW)的新生成体积及核心密度在2004—2014年具有明显的年际变化:NPESTMW主要经历了2005—2009年和2010—2013年2次持续4～5a的体积和密度增加过程,其中体积最大值出现在2009年,最小值则出现在2005和2014年。南半球SPESTMW则经历了2007—2009年和2010—2013年共两次持续3～4a的体积和密度减小过程,其中体积的最小值出现在2009、2013年,最大值出现在2010年。合成分析发现,由冬季海面热通量异常引起的深混合层内与模态水密度相当的水团表层形成率异常,可能是导致NPESTMW和SPESTMW新生成水体积年际变化的重要因素;同时,SPESTMW新生成水的年际变化受局地风应力旋度的年际变化影响明显。     

大深度载人潜水器浮力材料的应用现状和发展趋势

在所有海洋装备中,大深度载人潜水器代表深海技术的制高点,而大深度载人潜水器的研制所要解决的关键问题之一就是浮力材料的选择。文章概述浮力材料的分类以及浮力材料在三代大深度载人潜水器上的应用情况,并对能够满足大深度尤其是全海深载人潜水器需求的浮力材料进行对比研究。研究结果表明:微珠复合泡沫虽然能满足7 000m载人潜水器的需求,但应用在全海深载人潜水器时存在密度大和吸水率高的缺点,且不能满足1.5倍安全压力要求;陶瓷等新型浮力材料的密度小和吸水率低,是未来浮力材料的重要发展方向。本研究可为大深度载人潜水器浮力材料的选择提供一定的理论支持。     

小振幅海洋内波的演变、破碎和所致混合

利用基于谱方法和MPI并行运算的数值模式SpectralModel,直接数值模拟了三维小振幅海洋内波的演变、破碎和所致湍流混合,指出导致其不稳定而破碎的为PSI(parametric subharmonic instability)机制;对于内波破碎所致的湍流混合过程,分析了跨等密度面扩散系数kρ、混合效率γ、浮力通量谱、动能谱以及势能谱等统计性质:内波破碎前,kρ和γ保持低值水平,浮力通量谱值为负,且集中在低波数段;内波破碎后,kρ和γ迅速增大,最大值分别约为0.9×103m2/s和0.18,浮力通量谱值在低波数段为负值,在高波数段为正值,这是因为层化湍流中势能向小尺度运动传递和动能向小尺度运动传递相比更为有效。在内波破碎、强湍流混合阶段,势能谱存在一谱段满足kz3律,P(kz)=0.2N2kz3。此外,与二维模拟结果相比较,导致内波不稳定而破碎的均为PSI机制,kρ、浮力通量谱、势能谱变化趋势大体一致;但三维数值实验中,内波破碎时间提前,湍流衰减加快;KE谱在高波数部分下降速度相对减小,更接近于kz3。     

Experimental Investigation of Irregular Wave Uplift Force on Deck of Exposed High-Pile Jetties

A laboratory setup was developed to investigate irregular wave uplift loads on exposed high-pile jetties.It is shown that the dimensionless uplift load increases to the maximum with an increasing relative clearance and then decreases.The relative clearance corresponding to the peak force is linked to a range from 0.4 to 0.8.When the relative clearance exceeds a certain value,the wave can not reach the underside of the deck and the force becomes zero.Distinct trends of dimensionless force with a relative width of deck show that the force tends to decrease as the relative deck width increases,and then the decrease slows down after the relative deck width increases or decreases to a certain value.The pressure distribution length associated with the maximum uplift force is equivalent to the wave contact width x.When x is larger than the width of deck B,it is taken as B.The statistical distribution of loads obeys the Weibull distribution.The results from the analyses of the real data suggest a new dimensionless prediction model on wave-in-deck uplift loads and the conversion ratio between wave loads at different exceedance probabilities.A comparison is made between the new prediction model and the existing widely used three prediction models.These results are used as useful references for structural design of the jetty.