船用西北太平洋热带气旋显示和标绘系统软件的开发和应用

针对船舶海上实际避抗台风的需要,利用GIS技术开发西北太平洋热带气旋显示和标绘系统软件,实现在电子海图上显示热带气旋、船舶航线和计划航线信息,量算距离和方位,根据最近时间的移向和移速,推算热带气旋和船舶的位置.     

江淮气旋大风预报研究

江淮气旋大风预报研究的结果表明：气旋大风的预报实际上就是冷空气南下造成地面加压与气旋东移造成地面降压，这两个因素所造成气压梯度发展变化地以预报。还介绍用天气学原理建立的大风预报模式，以及用数理统计方法判别有无强风的预报，经过历史拟合和试报，在预报气旋大风中有一定的准确性。     

船用防避台风决策系统基本技术

运用相对运动原理求出船舶避离台风的基础可航扇区；根据预报的风浪场，计算出产生船舶“谐摇”的扇区；根据船舶性能和波浪预报，用等航时线法求出最少航时扇区；采用最优控制理论，在基础可航扇区内剔除“谐摇”扇区，并与最少航时扇区进行优化，最终得到既安全又省时的船舶避离台风的最佳可航扇区。把防避台风的整个决策过程开发成业务化的软件包，从技术上帮助船长加快避台决策速度，提高避台实施精度，达到安全经济的防避台风的目的。     

大气的混沌性及其对航线天气预报影响的研究

叙述大气的混沌性,解释了大气的可预报性问题,说明了两周以上的天气预报不准确的原因。介绍了为解决这一问题,气象学家所提出的集合预报方法,及一些可供保障船舶安全航行所使用的集合预报产品。以此为基础,论述了概率天气预报的科学性和意义,指出了推广使用概率天气预报所面临的问题和困难。最后讨论了大气的混沌性对航线天气预报的影响。指出了目前船舶管理部门和驾驶员最为关心的、对船舶安全威胁最大的热带气旋疑难路径和锋面气旋爆发性发展的预报精度不高这一事实。提出了开发研制能够方便有效地使用概率天气预报产品的计算机软件,与气导航线结合使用,这样方可达到保证航行安全、经济的目的。     

基于Theodorsen方法的螺旋桨空泡数值计算研究

探讨一种预测桨叶剖面任意点处是否会出现空泡的方法。首先,针对所给桨叶剖面,采用Theodorsen方法计算出绕叶剖面周线的速度分布和压力分布,用湍流边界层Head方法进行压力分布修正;然后将所得各点降压系数与空泡数进行比较,从而预测叶剖面各点是否会出现空泡;最后,通过对HSP桨旋转一周过程中桨叶r/R=0.7处剖面压力系数的计算,对该处是否会出现空泡作出判断,结果显示计算值与实验值符合性较好。     

Measurement and computation of the acoustic field in a cavitation tunnel

Sound pressure distribution around a monotone sound source was measured inside a marine propeller cavitation tunnel and compared with the calculated result by a two-dimensional boundary element method. The measured sound pressure distribution showed some peaks due to the reflection effect of the tunnel test section boundary. As the frequency increased, the sound pressure distribution became more complicated, showing more peaks. The tunnel reverberant effect should be taken into account when the noise data measured in the tunnel are converted into full-scale values. In the boundary element method calculation, the boundary condition at the acrylic observation window of the tunnel was examined in detail. The calculated sound pressure distribution pattern in the tunnel transverse section agreed well with the measured distribution when a reasonable boundary condition was adopted. The boundary element method is an effective method for theoretically predicting the acoustic field inside the cavitation tunnel if the precise boundary condition is adopted.     

基于台风浪后报模型的外海重现期波浪要素分析

选用Jelesnianski(1965)热带气旋经验风场模式模拟台风场,采用基于动谱平衡方程的SWAN模型模拟台风浪,对1951—2010年我国东南沿海可能产生较大影响的台风浪进行了推算。在良好的风、浪验证基础上,基于台风浪数值后报结果,将波高数据进行回归分析,通过对广东沿海外海波要素计算结果与实测资料对比,结果表明两者吻合良好,可为海区内工程提供较好的参考。     

在船舶航行条件下热带气旋强度变化预报的相似离度方案

该文提出了在船舶航行条件下利用相似离度作西北太平洋热带气旋６—７２ｈ强度变化预报的方法，并进行了独立样本预报检验和实船试验，基于相似离度利用“形”和“值”两个方面全面去比较实时样本和历史样本之间的相似程度的优．点，采取了一系列相似离度应用技术，从三万多条历史样本曲线库中寻找最相似的样本曲线的未来变压进行强度变化预报，有利于提高预报准确率，减小预报误差，独立样本的预报检验和实船试验表明，该方法具有简便、迅速等特点，还具有较高的预报精度；是现行船舶航行条件下或岸上气象台站及作热带气旋强度变化预报的一种切实可行的途径。     

网格节点型有限体积法在滑动轴承润滑特性求解中的应用

本文采用网格节点型有限体积法求解二维瞬态雷诺方程,采用矢量化方法离散雷诺方程,从而构建并得到新的数值模型,该模型既有有限体积法守恒性的特点,又能适用于结构复杂的求解域.通过与相关算例的对比验证,证明了该模型可适用于滑动轴承润滑特性的研究,同时精度也可以得到保证;根据计算得到的压力分布特点,采用不同的网格类型和网格数量重新划分求解域,并对计算结果和时间进行了对比,结果表明可以采用不同的稀疏网格来提高计算效率;通过计算圆锥形织构轴承的压力分布,证实了该模型对复杂求解域的良好适用性.     

两次气旋影响风暴潮过程的天气学特征分析

滨海新区风暴潮灾害日益频繁,在统计历史风暴潮及强增水个例的过程中发现了一些规律。主要结论:两次过程在发生风暴潮最高潮位之前的一个天文低潮位时增水出现激增的现象。两次过程高空形势都是一槽两脊。地面形势为江淮地区锋生形成闭合气旋。两次过程气旋移动路径非常相似,均由江苏境内北上,沿山东沿海向东北登陆朝鲜半岛。两次过程增水的激增也都与气旋北移有密切关系。塘沽站与成山头站海平面气压差与增水有较好的相关性。     

水下爆炸压力时频分布的小波包分析

为了对舰船结构和设备的冲击环境进行研究,提出了基于小波包分析的水下爆炸压力时频分析方法.研究了短时非平稳水下爆炸压力实验测试信号的时频分布和能量分布规律,从水下爆炸压力时域信号中提取出冲击波,首次和二次气泡脉动压力信号,分析了它们在不同频带的能量分布规律.结果表明,基于小波包的时频分析方法可以提取水下爆炸压力不同时段的信号进行能量和频率分析,水下爆炸压力中以低频成分为主的气泡脉动压力产生的能量接近总能量的一半,是使安装频率为数十赫兹的舰船设备产生冲击振动的主要能源.     

双排板桩间土压力计算方法及其应用

现有双排板桩间土压力的计算大都直接采用经典土压力公式,没有综合考虑桩间土与板桩之间摩擦力的影响.针对以上问题,根据极限平衡理论,考虑桩间土与板桩之间摩擦力、桩间宽度的影响,得出了双排板桩间土压力的计算方法.对其进行拓展,使之能应用于黏性土、非黏性土、不可压缩基础、可压缩基础上.随着板桩间宽度的增加,该方法计算出的土压力呈曲线分布,渐近线接近于垂直线,土压力值的大小接近于朗金公式.经与有限元软件Plaxis的结果对比,土压力计算结果趋向性相同,土压力计算值基本一致,证明该计算方法基本合理可靠、结果可信.     

基于南海环境条件的半潜式钻井平台设计环境参数分析

南海环境条件复杂多变,深水、高压、低温、波流的不规则性以及内波的存在等使半潜式钻井平台设计面临重大挑战。研究海洋环境条件的意义是在现有的平台设计水平和设备技术水平条件下,确保该海域作业的半潜式钻井平台的作业性、安全性和经济性。研究南海海域的环境特征,可应用于南海半潜式钻井平台设计中不同工况的海况参数选取。     

对影响船舶航行安全的爆发性气旋的诊断分析

对2个典型的黄—东海入海气旋进行了诊断分析和数值实验，考查了个例在不同阶段各动力—热力因子的空间和水平分布特征以及水汽的水平和垂直输送的演变过程。结果表明，在冷季大气斜压背景场产生的强温度平流和由积云对流活动产生的大量凝结潜热释放等因子的共同作用下，入海气旋变成有利的特定空间结构、地面地转相对涡度急剧增加时，气旋便出现爆发性发展。爆发性发展时凝结潜热释放需要的大量水汽主要来源于气旋入海过程中，当地海—气相互作用过程所积累的水汽起主导作用，它通过影响后续的凝结潜热释放在一定程度上制约了入海气旋是否会发展为爆发性气旋。这对指导航海者深入认识气旋的爆发性发展具有重要意义。     

A method for numerical calculation of propeller hydrodynamics in unsteady inflow

The hydrodynamic performance of a propeller in unsteady inflow was calculated using the surface panel method. The surfaces of blades and hub were discreted by a number of hyperboloidal quadrilateral panels with constant source and doublet distribution. Each panel's corner coordinates were calculated by spline interpolation between the main parameter and the blade geometry of the propeller. The integral equation was derived using the Green Formula. The influence coefficient of the matrix was calculated by the Morino analytic formula. The tangential velocity distribution was calculated with the Yanagizawa method, and the pressure coefficient was calculated using the Bonuli equation. The pressure Kutta condition was satisfied at the trailing edge of the propeller blade using the Newton-Raphson iterative procedure, so as to make the pressure coefficients of the suction and pressure faces of the blade equal at the trailing edge. Calculated results for the propeller in steady inflow were taken as initialization values for the unsteady inflow calculation process. Calculations were carried out from the moment the propeller achieved steady rotation. At each time interval, a linear algebraic equation combined with Kutta condition was established on a key blade and solved numerically. Comparison between calculated results and experimental results indicates that this method is correct and effective.     

平底结构砰击压力的分布

物体以一定的速度撞击水面,会受到水的砰击力的作用.这种砰击压力持续的时间通常很短,但量值有时会很大.本文利用仿真软件对平底刚性结构的入水问题进行了研究,建立了二维有限元模型,对平底结构分别以不同速度等速入水的情况进行了计算.计算发现,在结构入水前瞬间,作用在结构上的压力迅速增大,在到达原静水面位置稍后的位置处达到峰值.压力持续的时间随着结构入水速度的增加而减小;砰击面上的压力分布也不是均匀的,在平底中心处最大,向两侧逐渐减小.作者在对砰击压力的作用时间和在砰击面上的分布情况做了详尽的分析后,导出了砰击压力在砰击面上分布和持续时间的计算公式.     

Global warming and severe weather activity

The concentration of atmospheric CO₂ has been significantly increasing mainly due to human consumption of fossil fuels since the middle of the 18th century. Although the recent increases of CO₂ could possibly give rise to some warming, serious problems remain unresolved in relation to the concept of global warming. The focus of this paper is directed at two areas: the first is the credibility of the global warming prediction, and the second is the long-term trend in severe weather activity associated with global warming. The global warming during the last century has been confirmed by observational data. The magnitude of the warming averaged globally is about 0.6°C during the last century, and is consistent with the computed increase in CO₂ concentration. The observational data indicate a large degree of hemispheric asymmetry; the warming of the Northern Hemisphere is slower and sometimes temporarily interrupted comparing with that of Southern Hemisphere. It is an open question why this hemispherical asymmetry is of opposite sense to the results of numerical simulations for the increases in CO₂ concentration. This question may possibly be resolved by consideration of the climatic effects of increases in anthropogenic aerosol levels in the troposphere in addition to greenhouse gas effects. One question raised by global warming is whether the frequency and intensity of extreme weather events have shown a long-term increased in association with global warming. Since extreme weather such as torrential rainfall and tropical cyclones are relatively small-scale, short-lived phenomena, they cannot be successfully simulated using general circulation models (GCM) at the present time. Furthermore, the limited period of the available observational data makes it difficult to produce any meaningful results with conventional statistical methods. A new statistical method, which was proposed by the present author and a colleague, is applied to the maximum daily precipitation data, and significant evidence is found for an interdecadal increasing trend in the intensity of extremely heavy rainfall. It is argued that the most likely cause of this trend is global warming. With regard to the relation between global warming and tropical cyclone activity, no significant results have yet been obtained either by numerical simulation or statistical analysis of historical data. Recent research analyzing historical data on the relation between tropical cyclone intensity and sea surface temperature has emphasized that the warmer sea surface accompanied by global warming could increase the maximum possible intensity of cyclones, although no appreciable change would be seen in the average intensity of regular storms. Presented at the International Conference on Technologies for Marine Environment Preservation (MARIENV’95), Tokyo, Japan, September 24–29, 1995.     

船用梳齿密封流场与泄漏特性数值分析

通过数值仿真对船用梳齿密封的流场情况进行计算,分析比较了梳齿平台密封、梳齿交错密封和斜齿交错密封的压力分布、速度分布情况,揭示了密封腔室内的流动特征,得出了各自的泄露特性,为选择合适有效的汽封结构提供了依据.     

基于半经验法的船舶舱室噪声实用预报方法

基于"声源-传递路径-接受点"系统分析法结合房间声学提出一套半经验型的船舶舱室噪声快速预报方法。噪声的传递和衰减分别按空气噪声和结构噪声两条路径计算,接受点的噪声声压级结合房间声学计算。该方法在总布置方案基本确定阶段即可对全船各舱室噪声分布的水平作出初步预报,并不依赖于具体的结构和舾装细节。通过计算某型快艇的主要舱室噪声水平并与实测数据进行比较,证明了该方法的工程实用性。     

基于MRF方法和滑移网格的螺旋桨水动力性能研究

本文基于计算流体力学(CFD)方法,对多重参考系模型(MRF)及滑移网格模型(SM)在计算螺旋桨水动力性能时的差异进行了探讨。将以上两种模型应用到4381螺旋桨的水动力性能计算中,首先将计算得到的推力系数及转矩系数与试验数据进行了对比,考察了两种计算模型对螺旋桨的敞水性能的预测情况,并进一步对两种模型计算得到的螺旋桨盘面的速度场、桨叶的压力分布、桨后涡量云图等进行了对比分析。计算结果表明,滑移网格模型相较于多重参考系模型,对螺旋桨的推力系数的模拟结果误差更小,扭矩系数方面,两种模型的模拟结果相差不大;对于进速系数较大时,两种模型模拟得到的压力分布及速度分布较为相似,但对于高负荷情况,滑移网格模型可以更好地捕捉桨叶的压力分布及桨盘面处的速度分布情况;进速系数较小时,多重参考系模型可以模拟出涡结构的发散现象,而滑移网格模型可以更好的在高进速系数情况下捕捉到梢涡结构。