三峡水库香溪河库湾潮成内波数值模拟

针对三峡水库香溪河库湾水温分层所产生的水生态环境问题,建立了考虑水体表面风应力及热交换的水动力与水温相互耦合3维数学模型,根据实测定解条件,数值模拟证明了香溪河库湾水体具有季节性水温分层特征,水库调峰运行将使河口水体产生"潮汐式"往复运动,并在库湾引发潮成内波;数值模拟给出了潮成内波作用下库湾水温和流速垂向分布随时间的演化,成功捕捉到不同水深处水温波动以及水体上下层运动方向相反的交替流现象。研究成果表明内波对于水体水动力及水温分布具有显著影响,激发和利用内波,可望起到抑制水温层化、改善水体水生态环境的作用。     

采用波动法研究有限板振动功率流

对有限尺寸十字型多板耦合结构建立波动法耦合运动模型,通过弯曲波和面内波波幅系数矩阵的组合与离散,得到板在线连接处的耦合运动方程的一般形式,对比波动法的半解析结果与有限元数值结果,验证自编波动法MATLAB程序的收敛性和准确性。探讨板连接角和激励角等参数对弯曲波功率流和面内波功率流的影响。频率较低阶段,弯曲波功率流明显大于面内波功率流,面内振动功率流可以忽略,随着频率的增加,面内波功率流增大,可能与弯曲波数量级一致。在全频域范围内,激励板的弯曲振动功率流均随激励角度的增大而增大,而接受板面内波功率流是连接处的波形转化和直接激励力的相反作用的结果。板连接角在90°附近时,接受板功率流较大,振动衰减明显。     

分层强剪切环境下减阻板对圆柱减阻效应研究

由于上下水层流动反向,柱体在分层流环境中与密度均一流环境中受力差别较大。将密度均一流环境下上游减阻板对柱体减阻的概念引入分层流环境下的圆柱受力研究中,建立三维数值模型,采用大涡模拟(LES)技术,研究内波环境下圆柱的减阻效应。结果表明:在上层水体中,减阻板对柱体受力影响较大;在下层水体中,减阻板几乎不起作用。减阻板背部的漩涡形态是影响柱体减阻效应的根本原因。减阻参数(阻塞比l/D及“板-柱”间距s/D)决定了柱周漩涡结构特征,直接影响减阻效果。引入减阻比B_R量化了减阻效果,采用回归分析拟合出B_R与s/l的经验公式。需将减阻参数控制在合理范围内,避免发生“减阻过度”。研究成果对提高近岸及河口建筑物墩柱安全有重要意义。     

莺琼盆地新近纪海流的研究新进展及深水油气勘探的启示

新近纪时期,莺歌海盆地受到顺时针方向海岸流的影响,来自红河水系的细粒沉积物被搬运至莺东斜坡并成条带状分布,莺东斜坡浅海陆架沉积的扇体和水道向东南方向偏转。岩心和地震资料表明:位于南海北部陆缘的莺歌海和琼东南盆地在新近系时期内波发育,导致向陆坡方向传播的沉积物波的产生,并在陆架斜坡下形成平行于斜坡方向脊槽相间的沉积地貌,由于相对较小的地形起伏也可影响浊流的沉积,因此地貌特征直接导致了轴向水道的形成,虽然单一轴向水道规模不大,但是由于其受到底流的改造作用较强,因此渗透率往往较高,且低位期该水道往往砂质物源充沛,水道晚期漫溢连片,勘探前景乐观。     

SAR图像非线性分布目标检测方法研究

在一定条件下,遥感图像上可以观测到舰船的尾迹或自然界的内波现象。目前对舰船尾迹的检测多集中在线性尾迹的检测上,该文提出一种基于生理视觉的静态边界轮廓系统和移动窗口形态滤波非线性分布目标检测方法,并且转换成二值图像后,运用二值形态滤波对线状要素进行分类,将非线性特征进行区分,以便进一步的处理。文中仿真和实际SAR图像试验的结果表明该算法是有效的。     

MCC-FS内孤立波模型算法及速度场研究

针对浅水模式下的两层流体间大幅内孤立波问题,本文给出了MCC-FS模型的速度场结果,并使用物理实验结果进行验证。采用考虑自由面效应的MCC-FS模型开展了研究,并针对MCC-FS模型,提出了一种稳定、高效的算法。使用中心差分法对一阶和二阶导数进行空间离散,使用牛顿迭代法对MCC-FS模型4个方程进行直接求解。研究表明:通过该算法可同时求得内波波形、自由表面波波形以及上、下层平均速度。     

南海内波流对深水钻井的影响及对策

针对深水钻井过程中遭遇内波流后可能产生的平台位移、隔水管损毁等问题,分析了南中国海内波流的规律特征,并基于内波流对钻井平台、隔水管及水下井口安全造成的影响,通过多普勒声波测速仪及电导率温深仪,建立内波流早期预警系统,结合现场作业,制定了钻井平台应对内波流的技术方案,对南中国海内波流后续调查研究工作提出了建议。     

WAVES GENERATED BY A SUBMERGED BODY MOVING IN STRATIFIED FLUIDS AND VERTICAL STRUCTURES OF INTERNAL WAVES

This dissertation deals with the internal waves generated by a submerged moving body in stratified fluids by combining theoretical and experimental methods. Our purpose is to provide some scientific evidences for non-acoustic detection of underwater moving bodies based on the principles of dynamics of the internal waves. An approach to velocity potentials obtained by superposing Green‘s functions of sources and sinks was proposed for Kelvin waves at the free surface or interface in a two-layer fluid. The effects of interacting surface and internal wave modes induced by a dipole on the surface divergence field were investigated. A new theoretical model formulating the interaction of a two dimensional submerged moving body with the conjugate flow in a three-layer fluid was established. An exact solution satisfying the two dimensional Benjamin Ono equation was obtained and the vertically propagating properties of the weakly nonlinear long waves were studied hy means of the ray theory and WKB method. The above theoretical results are qualitatively consistent with those obtained in the experiments conducted by the author.     

深海内波声学实时探测系统简介

阐述了研制深海内波声学实时探测系统的必要性,并从探测原理、总体框架、系统组成、功能实现和工作流程等四方面对深海内波声学实时探测系统做了简述。该系统的研制是我国首次真正采用声学方法监测海洋内波。