海洋内波的红外探测

海洋内波是海洋中常见的现象,与表面波一样是海洋中的一种重要动力形式,其产生的流场会引起海表温度的微弱变化。随着红外遥感技术及各种红外传感器精度的不断提高,通过遥感探测内波所致海表温度的微弱变化来观测内波已经成为一种可能,但现阶段关于内波调制海表温度的具体机理还不清楚。     

海洋冷表皮模型仿真分析

主要介绍海洋冷表皮的基本理论,根据冷表皮形成的物理机制,仿真分析并比较了四种常用冷表皮厚度模型,并计算得到了海洋冷表皮的温度波动范围。     

分层流中附体对潜航体尾迹频谱特性影响研究

海洋流场密度因温度和盐度的不均匀变化具有垂向分层现象,合成孔径雷达(SAR)检测潜航体在分层流中运动的海表特征呈现较大差异的功率谱特性。基于海洋遥感中的频谱分析方法,利用CFD仿真技术手段,模拟不同潜航体模型在分层流中的运动情况,运用快速傅里叶变化进一步处理二维波高信号,深入探究了潜航体的附体对流场内界面和自由表面的影响。研究表明:基于频谱分析法的尾迹特性研究能有效揭示不同频率成分对界面粗糙度的影响,能够有效定义和区分潜航体附体造成自由表面辐聚辐散效应的差异;在航速、潜深和分层模式等相同时,尾舵对尾流场具有一定的优化效果,指挥台围壳是影响海表尾迹的主要因素。     

潜艇尾迹内波的实验研究

由于潜艇噪声越来越小,非声探潜技术显得越来越重要.实际海洋中存在温度和盐度梯度,水下航行的潜艇产生的扰动和尾流的坍塌会在海洋中产生内波.由于内波存在时间较长,频率范围大,其特征难以消除,所以内波容易被检测到.本文利用直流电导率检测技术,实验研究了潜艇尾迹内波产生的特点和规律,得出了潜艇尾迹内波与分层流梯度的关系和尾迹内波随时间和空间的衰减规律.在线性分层中内波信号在Nt大约为40时还可以检测到.潜艇尾迹内波在空间上可检测到的区域接近椭圆形.实验研究表明利用直流电导率法检测水下潜艇的尾流和内波是可行的.     

拖曳球体尾流效应内波表现特征及其产生机理研究

采用PIV技术对分层流体中拖曳球体尾流及内波的流场进行了测量,捕捉到了清晰的尾流效应内波的流场图像。尾流效应内波不规则,有一定的随机性,迟于模型出现,呈"V"字形,波长较短,且不随内傅氏数明显变化,与体效应内波特征差异明显。通过对尾流激发内波过程的分析,发现尾流效应内波与尾涡结构紧密相关,试验测量的内波波长与St数决定的涡间距吻合,验证了尾涡激发内波是尾流效应产生内波的一种机制。     

大气-海洋-海浪耦合模型在台风过程模拟中的应用

采用MCT耦合器,基于大气模型WRF、海洋模型FVCOM和第三代海浪模型SWAN,建立了大气-海洋-海浪耦合模型,并将模型应用于台风"威马逊"过程的数值模拟。结果表明,选择合理WRF参数,耦合模型能较好地模拟"威马逊"台风的路径、强度。台风作用下的海表温度下降、流场和波浪场的旋转性和偏右性特征也较合理。     

南海东部提油作业受内波流影响及对策探讨

海上终端提油作业是大型综合性作业,是海洋石油生产的重要组成部分。南海是内波发生较频繁的海域,而南海东部各海上终端均处于内波流集中发生海域,给提油作业安全造成不利影响。从历年提油作业现场数据出发,总结分析内波流对南海海上终端提油作业的影响,帮助南海东部提油作业人员提高安全意识及应对能力。     

海洋内波现场测量系统设计与实现

为了研究海洋内波,设计了一种海洋内波现场测量系统.该系统利用水下络车拖动测量平台在水中上下往复运动,在运动过程中测量平台携带的各种测量仪器连续采集与海洋内波有关的各种海洋参数(温度、盐度、深度和海流),并定期通过卫星传输到岸站.该系统可有效地测量各种海洋参数,通过卫星传输测量数据的方法极大地提高了数据的时效性.     

中国海洋遥感技术进展

利用海洋遥感技术获得大量海洋环境输入数据,可极大地促进船舶与海洋工程学科的发展。介绍我国海洋遥感卫星及卫星监测的现状,包括对海表温度、海洋水色、海冰灾害、绿潮灾害、赤潮灾害及海上溢油、海上台风等参数的监测;同时,简要介绍我国遥感技术的发展方向。未来需发展海洋实时观测技术,提高海洋遥感信息提取技术及海洋遥感数据应用水平;应用互联网技术和云计算开发,建立云环境下的海洋数据库网络及海洋大数据平台,通过海洋大数据收集、储存、运算和分析,促进海洋数据共享。     

海洋内波可见光光学反射特性研究

照片尺寸为20mm＊30mm;最好不用红色背景建立海面光学成像理论模型研究海洋内波是国内外有关研究机构的热点之一。文章初步讨论了太阳耀斑在光学卫星上的影响,结合海面光学可见光反射率模型,基于Cox-Munk模型计算了海面的辐亮度,并研究了海面风速、海面油膜对海面太阳辐亮度影响,并分析比较了它们的计算结果。     

潜航体激发类开尔文内波的垂向数值纹影实验研究

运用垂向数值纹影实验技术(NSS_V),研究了潜航体模型在线性分层流体中激发内波的形态特征,测量了类开尔文V形内波的张角、航行方向内波波长λ_x与内弗罗德数(Fr=U/DN)之间的关系。实验表明:V型内波张角随着弗罗德数增大而减小,在Fr=1附近出现一个异常缓变平台;波峰线相关波长λ_x与弗罗德数呈线性关系:λ_x=8.57Fr+1.74。对比实验表明潜航体的指挥塔对三维内波流场影响主要表现为其体积效应及角区的湍流尾迹效应。     

内波作用下水下航行体水动力载荷及运动特性研究

中国南海区域海洋内波出现频率较多。海洋内波携带着巨大能量,对于水下航行体的安全航行具有非常大的威胁。为了研究内波对水下航行体的水动力性能影响,该文基于RANS方法和KdV理论建立了分层流中的内孤立波与水下航行体相互作用的数值模拟方法。在对约束模型数值模拟分析的基础上,采用DFBI方法结合重叠网格技术,开展了内孤立波作用下水下航行体自由运动的数值模拟。分析表明,内孤立波与航行体相遇,会使得其周围流场变得异常复杂,从而引起突变的流体动力和运动,对此时的航行安全性应给予极大重视。     

潜航体激发类开尔文内波的垂向数值纹影实验研究

运用垂向数值纹影实验技术(NSS_V),研究了潜航体模型在线性分层流体中激发内波的形态特征,测量了类开尔文V形内波的张角、航行方向内波波长 λx与内弗罗德数(Fr=U/DN)之间的关系.实验表明:V型内波张角随着弗罗德数增大而减小,在Fr=1附近出现一个异常缓变平台;波峰线相关波长 λx与弗罗德数呈线性关系:λx=8.57Fr+1.74.对比实验表明潜航体的指挥塔对三维内波流场影响主要表现为其体积效应及角区的湍流尾迹效应.     

超低频雷达反演海洋内波波长和振幅

利用超低频雷达探测海洋内波是海洋内波探测的新方法,该方法使用1Hz～100Hz频段的电磁波探测海洋内波并反演得到内波振幅和波长等参数.根据超低频电磁波在海水中、海气界面和内波界面处的传播特性以及海洋内波水下结构特点,建立了超低频雷达反演海洋内波振幅、波长模型,并分析了探测的回波信号,仿真结果表明,使用超低频雷达可以反演得到内波振幅和波长.     

内波的相似律及其实验室量化模拟关系

弄清内波的相似律和实验室量化模拟关系,是内波缩比模拟试验研究实用化、解决实际海洋中内波相关科学问题和工程问题的前提.本研究从流动的力学相似条件出发,梳理了内波的相似原理,采用内波预报模型分析了分层结构和分层密度差对内波特征的影响,阐明了分层结构相似是内波相似的必要条件,还分析了内波和表面波相似律的制约关系.实验室中分层密度差一般远大于实际海洋跃层的密度差,内波和表面波相似律不能同时满足,缩比实验模拟结果须根据内波和表面波的特征分别按各自的相似准则换算.     

海洋环境对舰载鱼雷效能的影响评估

基于信息扩散理论,对海洋环境要素影响舰载鱼雷的效能进行了评估。建立了鱼雷射击数据资料的输入-输出函数识别模型,利用该模型可以得到海水温度、海浪、海流、内波等海洋环境要素与鱼雷效能的模糊推理关系。     

半潜式海洋平台的周期内波载荷分析

基于半潜式海洋平台基本结构参数和南海海洋环境条件参数,建立海洋周期内波作用下的半潜式平台内波载荷计算模型。采用解析方法,分别给出波长、波高和密度跃层位置等对周期内波载荷的影响及作用力特点,并分析了相位差的影响。对半潜式平台存在较大威胁的海洋周期内波主要是波长较长、振幅较大且密度跃层位置接近于水面的内波;密度跃层位置对平台受力影响较大,相位差对周期内波载荷的影响可以忽略。     

分层流中内波与海洋结构物相互作用研究

在密度分层的海洋中，活动频繁的内波对船舶与海洋工程结构物安全性和正常运行造成直接的破坏性影响，研究内波与结构物作用具有重要的学术意义和工程实际应用价值。本文通过对结构物进行分类，介绍了国际上分层流中内波与海洋结构物相互作用的研究动态，并对其发展趋势做了相关探讨。     

内波作用下水下航行体应急上浮的运动及水动力数值模拟研究

海洋内波是边缘海普遍存在的现象，非线性内波尤其是大振幅的内孤立波对于水下航行体的安全航行具有重要影响。本文首先采用RANS方法结合运动控制方程，开展内波作用下的水下航行体自由运动过程数值模拟及分析，结果显示，在不采取主动操控措施的情况下，水下航行体被内波快速拖入波谷。然后对该耦合运动过程开展详细分析。在此基础上采用数值计算方法重点研究遭遇内波后实施紧急操控后的应急上浮运动，详细分析该过程的运动及流场特征，并进行理论对比分析。     

EMD在海洋内波研究中的应用

采用南海内波的实测资料,利用EMD方法对内波波动进行水平和垂向的分解,并由低频模态拟合函数并叠加得到了内波引起的温度波动的函数,由垂向位移得到了内波垂向模态的一种获取方法,为非线性的海洋内波研究提供了依据。