波浪对渤海近岸海冰冲击作用的数值模拟

海冰在波浪冲击作用下可能会发生断裂,通过数值模拟定量地描述波浪引起的海冰断裂对海工结构的运行安全以及分析海冰断裂处海水与大气之间的热交换有重要作用。该文利用建立的三维数值波浪水池,将海冰视为刚性平板,结合渤海冬季海冰、波浪的相关参数,研究海冰受波浪冲击的垂向冲击力、水平冲击力、弯矩和最大弯曲正应力随波高、冰长及冰厚的变化规律;并结合渤海海冰的弯曲强度,推断海冰发生断裂的极限参数,结果表明:在渤海海域某些特定条件下,海冰断裂极限波高、冰长和最小冰厚分别为0.504 m、4.273 m和0.098 m。     

利用MODIS数据反演渤海海冰分布

渤海每年都有冰情出现,如何对冰情进行监测是一个重要问题。遥感技术在监测冰情中具有明显优势。利用2006年2月8日MODIS数据,采用比值算法,有效地区分了海冰与海水、云。针对海冰与悬浮物难于区分的问题,采用海冰表面温度反演算法,对结果进行订正,很好地得到了渤海海冰的分布范围。     

卫星遥感海冰监测技术在河北省近海海域的应用

卫星遥感技术已成为海冰监测的重要技术手段之一。介绍了应用EOS系列卫星、HY-1B卫星和HJ-1A/B卫星等遥感数据提取河北省近海海域海冰分布、海冰类型、海冰厚度等海冰信息的方法。重点研究了应用HJ-1A/B卫星遥感数据进行海冰分类,及根据海冰类型与厚度的对应关系估算海冰厚度的方法,并以2013年1月17日的卫星遥感数据为例,提取海冰信息,制作相关海冰专题产品。结果表明:利用多种卫星遥感数据进行海冰监测,既可相互补充又能提高监测效率和准确率,制作更精细化的海冰监测产品,为河北海洋管理部门制定防灾减灾措施提供重要依据。     

海冰与海洋平台碰撞分析中的可视化方法

针对基于离散元方法的海冰与海洋平台结构碰撞分析系统,对运行于CPU GPU异构高性能计算平台上的大规模粒子模拟进行可视化方法的研究.使用OpenGL完成不同规模的平整冰、浮冰、冰脊和不规则形态海冰的呈现,不同形状海洋平台结构与受力网格的绘制,海冰粒子的运动轨迹与速度的表达,海浪效果的模拟以及碰撞过程的动画演示等.通过定义合理的交互模式与接口,在一定程度上融合GPU加速的离散元计算与后处理显示,基于多进程管道通信、多线程并行输出等实现在GPU加速计算的同时实时显示粒子模拟计算结果.该方法在帮助研究者随时掌握程序执行状况的同时,大幅减少后续传输、处理和存储的数据.     

海冰热力模型的可变区域分解及动边界的处理

根据前人建立的一维海冰热力模式模型,利用区域分解法克服系统的非光滑性,使得在每一子区域上系统都充分光滑,并采用半隐式差分格式对该模式进行数值计算,还利用时变网格法处理动边界,最后将数值计算的数据与实测数据进行比较分析。     

EXPERIMENTS OF SEA ICE SIMULATION

As a substitute for the original displaced pole grids, a simple rotated spherical coordinate system was intro duced into the Community Sea Ice Model version 4（CSIM4）, which is a component of the Community Climate System Model（CCSM） of the American National Center of Atmospheric Researeh（NCAR）, to deal with the ＂pole problems＂. In the new coordinates, both the geographical North Pole and South Pole lie in the model equator and grid sizes near the polar region are more uniform. With reanalysis dataset of American National Centers for Environment Prediction （NCEP） and Levitus dataset without considering sub-mixed layer heat flux, the model was integrated for 100 years with thermodynamics proce.ss involved only in the former 49 years and both dynamic and thermodynamic processes involved in the left time. Inner consistency of model results was checked with no contradiction found. The results of last 10 years＇ model output were analyzed and it is shown that the simulated sea ice seasonal variation is rational whereas sea ice extent in the Barcnts Sea in winter is larger than that of observation, Numerical experiment on influence of sub-mixed layer heat flux was also carried out and it is shown that the sub-mixed layer heat flux can modulate seasonal variation of sea ice greatly. As a model component, the sea ice model with rotated spherical coordinates was coupled with other models （the oceanic general cir culation model is the LASG/IAP Climate System Ocean Model （LICOM） with reduced grid, other models are components of NCAR CCSM2） forming a climate system model and its preliminary results were also given briefly.     

渤海平整冰厚度的分区统计

为解决不同重现期平整冰厚度问题，将１９６９年到１９９３年破冰船调查资料，按照渤海海冰烈度区划进行了分区统计，分析，给出了各区不同重现期平整冰设计厚度；并把它与以往沿岸资料统计分析结果进行了比较。     

超高强极地船舶用钢低温海冰介质磨损性能

在极地航行的船舶不可避免会遇到海冰磨损的情况，频繁的海冰磨损会对极地船舶用钢表面造成影响，甚至威胁极地船舶的安全。为了探究低温海冰磨损对极地船舶用钢的影响，采用460 MPa级超高强极地船舶用钢作为研究对象，测试了材料在低温环境下的强度、硬度及塑性变化，利用摩擦磨损试验机对比分析了不同环境下材料磨损失重率，观察材料磨损后的表面形貌，进一步采用自制专业设备模拟制备极地海冰，开展了极地船舶用钢低温海冰介质环境摩擦磨损试验，得到了极地船舶用钢在低温海冰介质下的磨损厚度损失参考数据。结果发现，随着温度的下降，超高强极地船舶用钢的屈服及抗拉强度上升，而塑性下降，硬度值变化不明显。常温海水环境下材料的磨损失重率约为0.44E-05 g/(N·m),而在-40℃低温干摩擦环境下，磨损失重率高达1.90E-05 g/(N·m),是常温海水环境下的4倍多；在-40℃模拟低温海冰介质磨损环境下，极地船舶用钢受海冰介质磨损作用明显，材料的磨损失重率约为0.70E-05 g/(N·m)。在无保护条件下，极地船舶用钢因低温海冰磨损导致的表面厚度损失约为0.082 mm,海冰磨损会对钢板表面造成较大损伤。明确低温...