深水吊耳筏式养殖系统波浪水动力特性研究

该文利用数值模拟和模型试验的方法,研究了深水延绳式筏式吊耳养殖系统在波浪作用下的受力及运动特性,并探讨了波高和波浪周期对筏式系统的水动力特性影响。结果表明,波高主要影响筏式吊耳养殖系统的最大受力幅值,而周期主要影响系统的受力分布特性。筏式吊耳养殖系统的各部分最大受力均随波高的增大而增大。梗绳各节点的竖向运动幅值均随波高和周期的增大而增大;梗绳两端节点受锚绳约束,运动轨迹呈现扁平化特征;中间节点运动轨迹随周期增大而呈扁平化趋势,周期越大,水平运动幅值越小。上浮球系绳的最大受力主要出现在背波面,但可能会随着波浪周期和系统结构的变化而改变。深水延绳式筏式吊耳养殖系统属于典型的柔性多自由度海上结构物,该文研究结果可为深水延绳式吊耳筏式养殖系统结构设计和安全性能评估提供参考。     

静磁场对固液界面表面电荷性质的影响

考虑磁场对固液界面表面电荷性质的影响与微纳流体系统的流体阻力相关,本文采用原子力显微镜(AFM)研究了静磁场对去离子水黏度以及高硼硅玻璃-去离子水界面表面电荷性质的影响,并分析了静磁场对去离子水性质影响的机理。研究结果表明,将去离子水静置于磁场强度为0~0.6T的静磁场下30min时,去离子水的黏度随磁场强度的增加而减小,而高硼硅玻璃-磁化水界面的表面电荷密度随磁场强度的增加而增加;静磁场对去离子水性质影响的机理是磁场引起的去离子水内氢键以及氢氧键的断裂。研究结果同时表明,磁场可以有效地改变固液界面的表面电荷性质。本文的研究结果为利用磁场有效地控制微纳流体系统的流体阻力提供了可能。     

长江口深水航道回淤量时间序列混沌特征分析

针对长江口深水航道回淤分布情况,以回淤最严重的H~N段为中间段P2段,H段以上为P1段,N段以下为P3段,将全部航道分为3段。采用混沌理论对深水航道全段及各分段回淤量时间序列的饱和关联维数以及K2熵进行混沌特征分析。各分段的饱和关联维数变化范围为1.80~2.15,K2熵变化范围为0.08~0.12;全段的分数维与K2熵的值大于各分段,分别为2.93和0.16。各分段的饱和关联维数研究表明,长江口深水航道回淤量的时间序列具有混沌特征,全段混沌特征的复杂性高于各分段。根据2011年,2012年和2013年长江口深水航道回淤量的时间序列,利用混沌方法对深水航道未来回淤量进行预测,各分段可预报时间尺度最多为1年,全段的可预报时间尺度为半年。给出了长江口深水航道全段及各分段回淤动力系统数学表达式的一般形式,全段需要3~6个状态变量,3个以上控制变量;各分段需要2~5个状态变量,3个以上控制变量。回淤动力系统数学表达式的一般形式可为建立回淤量预报模式提供参考。     

盘锦新港区二维潮流泥沙数学模型研究

针对盘锦港新港区规划建设方案,在分析该海域自然条件和岸滩演变的基础上,建立了工程海域平面二维潮流泥沙数学模型,且计算潮位、流速、流向和含沙量数据与实测资料验证良好。研究了起步和整体工程实施后对周边水动力场的影响,分别预报了港池和航道在正常天气以及大风天气(大浪作用1d)后的回淤情况。研究结果表明:工程海域岸滩基本稳定,工程实施后对周边水动力影响较小,整体工程实施后泥沙回淤厚度小于起步工程,正常年份整体工程实施后泥沙回淤量为187.14万m3。     

破碎波作用下沙坝附近悬浮泥沙浓度试验研究

岸滩中较大部分的侵蚀和淤积都集中发生在波浪破碎带，分析该区域的水动力特性有助于探寻沙坝附近悬浮泥沙变化规律。在波浪水槽中采用中值粒径为0.47 mm的原型沙铺设1：20坡度的底床进行了相关试验。试验结果显示：斜坡沙坝附近的悬浮泥沙浓度历时曲线呈倒“V”形分布，先增大再减小，最后趋于稳定；破碎带沙坝附近的悬浮泥沙浓度受波浪水深影响较大，并不随着波高的增大呈现规律性的变化；较小的沙坝顶悬浮泥沙浓度通常出现在入射波浪能量以及平均水流相对较小的波浪作用下；波浪相对平静期间，波浪流速的紊动强度较小，悬浮泥沙浓度较小。     

便携式逆反射系数测试仪

根据相关国标设计了一种便携式逆反射系数测试仪,用于测量交通标志、机动车车身标识和高能见度警示服等材料的逆反射系数。分析、比较了逆反射系数测量原理,基于相对测量法研制了逆反射系数测试仪。该逆反射系数测试仪以白色发散光作为光源,可以在近距离下模拟逆反射标识的实际工作状况,完成逆反射系数的测量。介绍了逆反射系数测试仪中光学系统、光电转换电路和STM32F103C8T6单片机控制系统的设计方法,建立了基于最小行车安全距离的逆反射系数测试角度的选择模型,完成了逆反射系数测试仪不确定度的评估。最后,利用研制的便携式逆反射系数测试仪进行了实验测试。结果显示:在测试条件为(0.1~199.9)cd·lx-1·m-2时,其示值误差的最大值为4.40%;当测试条件大于199.9cd·lx-1·m-2时,示值误差的最大值为1.31%,符合GB 26377-2010对示值误差的要求。设计的逆反射系数测试仪具有小型化和智能化的优点,对现场检测交通安全标识、机动车车身标识等具有实际意义。     

破碎波作用下床面形态研究及泥沙受力分析

破碎带水体强烈紊动对床面形态影响甚大,基于波浪水槽试验对沙质斜坡上破碎带床面形态以及泥沙受力进行研究。分析床面形态发现,同一断面处沙纹沙坝的形态与波浪形态基本一致,波高和周期决定沙纹沙坝的尺寸,波高越大,沙纹沙坝越高;周期越长,沙纹沙坝越长。通过对波浪破碎区的近底流速及砂床内孔隙水压力进行测量,将计算得到的表层上举力与超静孔隙水压力进行对比分析,发现其上举力与床面超静孔隙水压力大小相同。同时观察波浪破碎带床面高程,进一步研究上举力与超静孔隙水压力与床面高程的关系,发现表层上举力随着床面高程增加而变大,随着床面高程的降低而减小,而超静孔隙水压力与床面高程之间的关系则相反。     

桩柱式围网单元网片在水流作用下的水动力特性研究

桩柱式围网养殖是新兴发展的一种生态型海洋养殖模式,主体由排桩和网片组成。围网网衣系统安全是决定围网工程安全的关键所在。该文基于集中质量点法和网目群化技术,通过计算机模拟研究了桩柱式围网单元网片在水流作用下的水动力特性,分析了水流流速和流向要素对围网单元网片的网线张力分布、节点偏移和系缚点受力特性的影响。研究结果表明,网线最大张力和节点最大偏移随流速和冲角的增大而增大;网线最大张力发生处,主要位于网片上下端的两侧位置,但当冲角较小时,网线最大张力出现在网片上下端的迎流一侧。节点最大偏移发生处,主要位于网片上下端的中间部位,且不随流速变化。桩柱系缚点受力上下两端大、中间小,流速和冲角对上下两端系缚点的受力影响较大,对中间系缚点的影响较小。上述研究结果指出了围网网片及桩柱系缚点的潜在危险位置,在进行围网设计时,需给予重点关注。该文研究结果可为新型浅海围网工程设计与安装提供重要参考。     

浙江近岸海域实测大浪特征分析

采用现场测量方法分析浙江近岸海域在极端天气条件下的大浪特征，比较分析台风浪和寒潮大浪的差异，对台风浪和寒潮大浪过程的波参数进行统计分析、回归分析，结合风资料探讨波参数与谱变化特性，1年内共观测到5次台风浪过程和1次寒潮大浪过程。研究表明：涌浪作用较大时，波高和风速几乎无相关性；当风浪作用达到一定程度时，波高和风速呈同步变化趋势；研究海域的台风浪为区域内风浪和外海涌浪组成的混合浪，单峰谱、双峰谱和多峰谱为其波浪谱型，双峰谱最多；寒潮大浪过程为典型的风浪过程，其谱型为单峰谱。