声速经验公式的适用范围分析

声速经验公式是海水中温度、盐度和静压力的函数,通过对直接测量声速和间接测量声速的分析,并应用近年来收集的南海声速剖面仪SVP和CTD数据,对九种声速经验公式计算的声速与直接测量声速的差异进行了分析,得出了声速经验公式的计算差异范围,结果表明各个声速经验公式各有优势,不同的公式适用的范围也不一样,并给出了在不同的范围内应用何种声速经验公式能获得较高精度的结论。     

渤海海冰工程设计参数分布

利用渤海历史资料建立由气温、水温、冰期和冰厚表达平整冰层温度、盐度、密度的垂直剖面,进而获得冰的孔隙率垂直剖面。在此基础上通过渤海冰力学参数同孔隙率的试验关系计算出相应冰层峰值压缩强度、峰值弯曲强度、峰值剪切强度和弹性模量。将渤海历史资料归纳的冬季气温分布、水温分布和不同重现期冰厚度分布资料放入渤海1/6经度和1/6纬度的网格内,从而获得渤海不同重现期平整冰层的物理和力学参数分布。作为实例,给出渤海25、50、100年重现期的平整冰层设计厚度分布、压缩强度分布、弯曲强度分布、剪切强度分布和弹性模量分布。     

多元有机混合液体声速温度系数的预测方法

根据Jacobson理论及液体声速与分子自由程的关系 ,导出了多元有机混合液体声速与各组分声速之间的关系 ;推导出多元有机混合液体声速温度特性的预测公式 ,并根据组成多元有机混合液各组分特性参量 (摩尔分数、密度、自由程、等压膨胀系数等 ) ,利用文中给出的多元有机混合液声速的温度特性预测公式 ,对由丙酮、四氯化碳、苯、甲醇组成的三元系、四元系有机混合液体的声速温度特性进行了理论值的预测 ,理论预测结果与实验测量结果符合较好     

利用残缺样本声速重构声速剖面

用经验正交函数(experiential orthogonal functions,EOF)表示声速剖面受限于样本声速的测量深度,应用该方法重构声速剖面只能计算到样本中最浅剖面的深度。要想进行全海深声速剖面的重构,必须对残缺的样本声速进行合理地外延。为此,首先对样本中温度和盐度进行了外延,然后根据声速经验公式计算得到了全海深的样本声速。在此基础上,通过解多元方程组的办法求解经验正交函数系数达到了声速剖面重构的目的。结果表明,提出的声速剖面外延方法是有效的。另外,只要知道声速剖面变化较剧烈深度上的3个点的声速值就能重构声速剖面,对于文中的数据来说,重构的均方根误差可达到0.872 m/s;增加经验正交函数的阶数能提高重构精度,但5阶以上,阶数的继续增加对精度的提高将不会有显著的影响。     

抚仙湖各个月份的温度剖面

对多年来抚仙湖温度剖面测量数据进行了统计分析,给出了抚仙湖各个月份温度剖面,并利用己有的声速经验公式算出了相应的声速剖面。还对试验中发现的一些现象进行了简要叙述。     

由CDT数据拟合S-T关系用于温度链产生声速剖面

1引言海水声速(C)是温度(T)、盐度(S)和深度(H)的函数,经验公式一般表述为:C=C0 ΔCT ΔCS ΔCP ΔCTSP(1)其中C0为一基项,ΔCT、ΔCS、ΔCP和ΔCTSP分别是与温度(T)、盐度(S)和深度(H)相关的量。其中以温度     

冰冻物体的爆破

一、冰层爆破冰层的安全方法是将装药放在冰下。装药的深度应在冰下1.25米处(若是在冰下水的深度小于2.5米,装药应放在水深的一半处)。表1是军事上爆破冰的经验。如果水深小于2.5米,装药间的距离按表2减小。装药是从冰中的装药孔放到冰下。重要的是要将装药固定好,以免被水流冲走。若爆破在建筑物附近进行,钻孔后必须谨慎爆破或用机械方法在冰中形成沟道加以隔离。即使在很大的距离,水的冲击波也会     

碳纤维复合材料孔隙率超声声阻抗法检测

基于复合材料孔隙率与材料密度、超声波纵波声速之间的内在联系,采用超声水浸底波反射回波法,利用5 MHz平探头测量碳纤维单向增强复合材料超声声阻抗。借助金相显微镜测试复合材料孔隙率,并利用实验进行参数标定后,建立了超声声阻抗与碳纤维增强环氧树脂复合材料孔隙率P的经验公式。对0.03 %≤P≤2.21%同批复合材料试样进行实验验证,发现声阻抗法测量结果与金相法测量结果相符。利用该方法测量孔隙率,无须测量材料声速和密度,且测量结果受孔隙形貌影响较小,易于实现,在复合材料孔隙率无损检测方面具有可行性。     

PZT95／5铁电陶瓷的声速及力学参数研究

本文研究了高密度PZT95／5陶瓷的声速及基本力学参数。与低密度陶瓷的研究结果对比，显示陶瓷的制备方法对陶瓷的声速影响较大：随密度增加，陶瓷的声速线性增加。极化方向对陶瓷的声速也有影响，声波方向平行于极化方向的陶瓷纵波声速最大，横波声速最小。     

压力和温度对两种液压油的超声波速度的影响

流体介质的声速测量是超声非接触压力测量和流量测量的基础,介质中的声速主要受压力、温度和介质本身物理特性的影响。为研究液压油的超声特性,本文以实验数据为基础,通过回归分析方法建立了两种液压油的声速-温度(C-T)、声速-压力(C-P)和声速-油品(C-O)模型,为采用超声非接触检测方式测量液压系统的压力和流量及其它类似介质的超声特性研究提供了实验依据。     

Ultrasonic determination of the particle concentration in model suspensions and ice slurry

The development of ice slurry for refrigeration systems and the enhancement of its efficiency depend on an accurate control of the ice concentration. We present here an ultrasonic method capable to measure precisely the particle concentration in ice slurry. To calibrate the ultrasonic measurement, we first determine the sound velocity and attenuation in two model suspensions (glass beads/polyethylene glycol and polyethylene beads/vaseline oil) for different particle volume fractions. The experimental results show a good agreement with the predictions of the two-component models in the long-wavelength limit. Additionally, the sound attenuation reveals a clear signature of the aggregate formation in the nearly iso-dense suspension. We next conduct the measurement of the sound velocity in the polypropylene glycol ice slurry where the ice concentration changes with temperature. The ice concentrations extracted from our sound velocity measurements are well consistent with the values determined from the binary phase diagram.     

一种声速-位置联合估计的水声导航定位方法

长基线水声导航定位方法利用各信标到水下航行器的信号传播时间和等效声速来估计水下航行器的位置,但各信标到水下航行器的等效声速估计存在误差,导致定位误差较大,且随着导航距离的增加,定位误差呈增长趋势。针对这一问题,提出了一种基于粒子滤波的水声导航定位方法,将等效声速和水下航行器的位置作为估计状态参量,通过测量信标信号到水下航行器的传播时间,建立粒子滤波模型对其位置进行估计,准确地估计并跟踪等效声速变化,从而提高定位精度,减小估计误差。仿真结果表明,在水下航行器初始位置未知的情况下,与常规方法相比,文中所提方法的定位精度提高了4倍左右。     

基于最小方差的声线跟踪自适应分层算法

针对高精度水声定位系统中定位精度与计算量相互矛盾的问题,提出了基于最小方差的声线跟踪自适应分层算法。该算法根据声速在有限范围内规律变化的特点,对声速剖面全局搜索,通过各段声速散点到其拟合直线的总方差表示拟切分段与原始声速剖面的差别,利用最大差别找出最佳切分点,保留原始声速剖面特征,实现对声速剖面的简化。实验结果表明,该算法在保证定位精度的同时能够提高计算效率,具有良好的工程应用价值。     

超声水浸法高精度测量玻璃材料声速的研究

材料的声速与其杨氏模量和密度有关,通过测量材料的声速可以评价材料的特性。相关研究表明,超低膨胀玻璃的声速是评价其热膨胀系数的关键参数,通过测量声速可以实现对超低膨胀玻璃热膨胀系数的间接无损测量。针对市售的超声声速测量仪器存在系统复杂且不易集成化的问题,结合高精度的数据采集卡设计了超声信号采集显示软件,并基于超声水浸脉冲反射法搭建了高精度的声速测量系统,系统结构简单,操作方便且较易集成化。采用该测量系统对制备的超低膨胀玻璃样品的声速进行了测量,结果表明该系统具有较高的声速测量分辨率,声速分辨率可达为0.2 m.s^-1,为使用超声声速法高精度测量超低膨胀玻璃的热膨胀系数奠定了研究基础。     

浅海信道有效声速估计及其在水声定位中的应用

提出了基于本征声线视在搜索的浅海信道有效声速估计方法。在给定海面海底及垂直声速分布条件下,该方法能快速准确地估计浅海信道中任意两点的有效声速以及有效声速空间分布物理图像。因该方法采用本征声线视在搜索思想,计算量大为减小,易于实际工程应用。随后探讨了其在长基线水声定位解算中的应用。海试与应用结果表明,该方法可以提高长基线定位系统对浅海信道复杂水文的适应能力。     

基于参考点之间水声传播的声速剖面反演

针对海洋声速剖面测量成本高、长期观测困难的难题,文章初步研究了利用水下固定参考点与水面已知位置之间的声信号传播时延来反演海水声速剖面的方法,提出了一种等声速分层模型下的声速剖面反演方法。将海水分层,对声信号传播过程进行建模,推导反演声速的非线性方程组;再利用牛顿迭代法,对非线性方程组进行求解。通过仿真和海试试验数据处理,分层数不同时,反演声速与实际声速之间的误差随着分层数的增加而变小,声速误差最小为0.80 m·s^-1左右,验证了反演方法的有效性与准确性。     

Thermal instability in freshwater lakes under ice: Effect of salt gradients or solar radiation?

The phenomenon of “temperature dichotomy”, or anomalous heating of surface water under the ice up to temperatures exceeding 4 °C is known to take place occasionally in solar-heated ice-covered freshwater lakes and has usually been explained by the stabilizing effect of the weak vertical salinity gradient created by the melt water flux from the ice and supporting the unstable temperature distribution. Here, we report an observation of the local temperature maximum in the upper part of the water column of ice-covered Lake Vendyurskoe (northwestern Russia). The observation was accompanied by vertically resolved measurements of the conductivity allowing estimation of the dissolved salts effect on the vertical density distribution. The results demonstrate insufficiency of the salt gradient to support the vertical stability of water column. Therefore, we suggest the vertically inhomogeneous radiation absorption to be the probable stabilizing mechanism here, similarly to radiatively heated boundary layers in the ocean, the atmosphere and star interiors. An analytical solution of the heat transfer equation is derived describing the temperature profile evolution in ice-covered lakes subject to solar radiation heating above the maximum density temperature. Observed daytime temperature profiles agree well with the analytical model that suggests the absence of convective mixing. According to the model, the temperature maximum is formed within a day that supports the hypothesis about the stabilizing effect of the solar radiation absorption. We conclude that in temperate lakes the warm layer should have diurnal character and should be destroyed during the nighttime by convection. In polar lakes, in turn, the warm layer can exist during essentially longer periods that is supported by application of the model to the previously published data from Lake Peters, Alaska. In this case, the ice melting rate can be significantly affected by the increased temperature gradient beneath the ice. Apart from potential effects on the ice melting rate and the spring plankton development in lakes, the regime represents a rare geophysical example of instability driven solely by radiative heating with many useful analogies in planetary and stellar physics.     

管内温度及流速对管外纳米流体蓄冷结冰过程的影响

相变蓄冷器是冰蓄冷空调的重要部件,蓄冷器管内蓄冷材料的流动状态对冰层具有一定影响。本文以蓄冷材料的进口条件、纳米复合相变材料的体积分数对蓄冷过程固液相变化、温度的影响为切入点, 通过数值模拟对套管式蓄冷器进行研究,获得了优化的蓄冷条件。结果发现：进口水温越低,蓄冰速度越快;入口速度对蓄冷过程的影响比温度小,适当提高流速可以减小进出口温差,使体系温度分布更加均匀;纳米流体的引入可以提高蓄冷效率,但体积分数的控制是关键,否则影响蓄冷效果。