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各类抛弃式探头下沉运动的数值计算研究都需要对探头表面和整个计算域进行网格划分的前处理过程,选择不同的网格划分方法和划分精度,会影响数值计算速度和计算精度,最终生成的网格质量决定了计算结果的收敛性和准确性。针对抛弃式探头的复杂结构,对比了两种网格划分方法、三种网格划分精度,完成探头计算区域的网格划分,采用k-ε湍流模型,进行抛弃式探头下沉运动的数值计算,并将计算结果与水箱和水库实验结果进行对比,验证了混合网格划分方法和普通精度网格对抛弃式探头下沉运动数值计算的适用性,研究结果对类似较为复杂结构的水下运动体的数值计算前处理过程具有一定的参考和借鉴意义。 相似文献
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XBT是可投弃式温深剖面测量仪的简称,用以测量海水不同深度的温度。为了研究XBT探头内部光纤传感器的合理布放位置,以尽可能减小温度与压力测量的误差,针对探头在水中的主要运动状态,运用CFX软件做瞬态温度响应模拟,包括阶跃温度响应和线性温度响应;然后对不同运动速度的XBT探头做稳态数值模拟,着重分析了其导流腔内水流速度与压力分布。模拟结果表明,线性响应引起的温度测量误差要小于阶跃响应,温度传感器宜放在导流腔中靠前的位置,同时导流腔后端存在水流静压为0的位置,适合压力传感器的布放。本文针对光纤XBT探头所做的流体仿真,为内部温度、压力传感器的布置提供了理论指导,对于同类传感器的设计也具有一定的参考价值。 相似文献
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日本海洋科学技术中心研制了航空投弃式电导率温度剖面仪(AXCTP)。其性能指标如下: 探头作业深度 2000米空中减速系统四叶旋转翼探头在水中下沉速度 >3.0米/秒旋转速率 1转/秒海面浮子长度 1000毫米外径 70毫米空气中重 2.9公斤探头长度 400毫米外径 50毫米水中重 0.6公斤深度精度 3%电导率 相似文献
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NMOHEMS 探头是一种由无人机运载的小型投掷式探头,采用混合网格技术结合湍流模型,建立了探头下沉运动的数值计算方法,分析了导流腔、收缩段及尾翼对探头下沉运动的影响;通过6种外形探头在不同雷诺数下的阻力系数和相同质量下的极限速度对比,发现探头外形对其下沉运动数值计算的结果影响较大;其中导流腔和收缩段均具有明显的减阻作用,且收缩段的影响更大,而尾翼具有一定的增阻作用;lgRe 在2.3~3.8时,6种外形探头的阻力系数差别较大,随着雷诺数的增加,阻力系数均迅速减小;lgRe 在3.8~5.1时,6者的阻力系数比较接近,虽仍然保持减小趋势,但变化趋于缓慢.NMOHEMS 探头的体型较小,下沉速度较慢,对其下沉运动进行数值计算时,必须考虑外形对数值计算结果的影响. 相似文献
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《海洋技术学报》2021,(3)
为优化海洋动力参量拖曳式剖面测量系统(Underway Conductivity-Temperature-Depth instrument,UCTD)探头下降速度与稳定性,达到设计测量深度,提高观测数据质量,本文利用外型曲线解析式和探头基本运动方程完成初步设计,通过Fluent软件建立UCTD探头的流体动力学分析模型,计算相应的阻力系数,对其进行结构优化和重量调整,以满足技术指标的要求。2017年春季航次海试数据验证了数值仿真计算与探头结构设计的科学性和合理性,研究结果为UCTD探头水下运动规律研究和探头的设计提供参考。作为走航温盐剖面测量装置,UCTD可以快速、低成本地获取海洋水文剖面资料,广泛应用于海洋环境监测、海洋科学研究以及军事领域。 相似文献
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Transport of bed sediment inside and beneath the scour protection may cause deformation and sinking of the scour protection for pile foundations. This may reduce the stability of the mono pile and change the natural frequency of the dynamic response of an offshore wind turbine installed on it in an unfavourable manner. Using physical models and 3D computational fluid dynamic (CFD) numerical simulations, the velocity and bed shear stresses are investigated in complex scour protections around mono piles in steady current. In the physical model the scour protections consisted of an upper cover layer with uniformly distributed coarse stones and a lower filter layer with finer stones. For the numerical simulations, the Flow-3D software was used. The scour protection layers were simulated with different numerical approaches, namely regularly arranged spheres, porous media, or their combinations (hybrid models). Numerical simulations with one or four layers of cover stones without filter layer were first computed. Three additional simulations were then made for a scour protection with a cover layer and a single filter layer. Finally, a simulation of a full scale foundation and scour protection was made with porous media approach.Based on the physical and numerical results, a method to determine the critical stones size to prevent motion of the base sediment is established and compared to a full scale case with sinking of scour protection (Horns Rev I Offshore Wind Farm, Denmark). It is also found that the CFD simulations are capable of calculating the flow velocities when the scour protection is represented by regular arranged spheres, while the turbulence in general is underestimated. The velocity can also be calculated using porous media flow approach, but the accuracy is not as good as for spheres. The deviation is more severe for more complex scour protections. In general, computational models provide valuable information for the prediction and design of scour protections for offshore wind farms. 相似文献
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非接触式六自由度运动测量与分析方法 总被引:8,自引:2,他引:6
本文提供了一种非接触式六自由度运动测量与分析方法。首先应用位置测量仪(PSD)对安置在模型上的红外线发光源(LED)进行测量,然后用所编制的软件计算出模型的六个自由度运动情况。该方法避免了接触式测量仪对模型作用一定的力而产生的误差,同时具有较高的位置解析度与频率响应能力,测量结果精度较高。该方法可同时测量空间三个点的运动坐标从而可用计算机求得模型在空间的六个自由度运动情况。测量与分析结果令人满意。 相似文献
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基于潜艇被动声呐系统跟踪目标,进行目标运动分析后,发射线导鱼雷攻击水面舰艇的作战背景,建立了鱼雷导引方法、声呐目标分辨和目标运动分析的数学模型,通过仿真研究了鱼雷发射后本艇战术机动对线导鱼雷攻击远距离水面攻击效能的影响。根据鱼雷作战效能蒙特卡洛仿真方法,给出在一定目标运动要素误差下,满足线导鱼雷攻击效能指标的鱼雷发射后的本艇战术机动的要求,并给出了武器系统实现这种要求的设计方案。 相似文献
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秋刀鱼舷提网渔具性能模型试验与海上实测结果的比较评估 总被引:1,自引:0,他引:1
舷提网是秋刀鱼(Cololabis saira)作业的主要方式之一,由于渔获率较高得到迅速推广。模型试验和海上实测是研究网具性能最为普遍的两种方式,两者试验结果的对比评估对于更好地测定网具作业性能具有十分重要的意义。根据2014年11-12月进行的秋刀鱼舷提网静水槽模型试验以及2015年7-10月和2016年6-10月在"鲁蓬远渔019"号船上进行的秋刀鱼舷提网网具性能测试试验测定的网具数据,采用多元线性回归方法,对网具的沉降深度和提升速度进行了标准化,并利用Bootstrap法分析了舷提网模型试验和海上实测试验结果。结果表明:(1)通过Bootstrap法得出标准化后的实测网最大沉降深度的均值分布范围为20.37~29.54 m,95%置信区间为21.76~28.13 m;模型网网具最大沉降深度均值的范围为26.42~37.58 m,95%置信区间为27.70~36.20 m。实测网网具中部最大沉降深度均值大约是模型网网具中部最大沉降深度均值的0.731~0.783倍。(2)通过Bootstrap法得出标准化后的实测网提升速度的均值分布范围为0.107~0.193 m/s,95%置信区间为0.111~0.191 m/s;模型网网具提升速度均值的范围为0.204~0.316 m/s,95%置信区间为0.207~0.312 m/s。实测网网具中部提升速度均值大约是模型网网具中部提升速度均值的0.591~0.611倍。(3)当假设海流速度为0时,求得实测网网具的平均沉降深度为29.14~41.21 m,约为模型网网衣中部最大沉降深度均值的0.751~0.807倍。(4)30 m和60 m水深的海流速度均对实物网网具中部的沉降深度有所影响,60 m水深的流速影响更加显著(P<0.05)。 相似文献
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在高斯白噪声背景下,匹配滤波器作为线性调频信号的最优检测器,在水声信号处理中被广泛应用。 当发射信号为线性调频信号时,由水下目标径向速度引起的多普勒频移会造成回波和样本之间失配, 使匹配滤波器的检测性能下降,增加了目标速度估计的难度。 利用分数阶傅里叶变换对于线性调频信号的聚焦特性,提出了应用分数阶傅里叶变换的水下运动目标线性调频回波检测算法,完成对目标速度的估计, 推导目标运动速度与分数阶傅里叶变换阶数之间的关系,并对测量结果进行误差分析。 仿真测试表明,该算法可有效地估计混响背景下的目标径向速度,且具有良好的估计性能。 相似文献
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在研究海岸侵蚀的过程中,泥沙沉速是一个重要参数,对于侵淤量的计算非常重要。近些年来,由于工程活动、海洋动力和气候等因素变化的影响,珊瑚砂海岸的侵蚀冲刷问题已不容忽视。考虑到珊瑚砂与石英砂在形状、比重上的不同会对其沉速造成影响,套用现有石英砂的沉速公式进行计算并不合适。本文针对珊瑚砂和石英砂进行沉降试验,分析形状对珊瑚砂沉速的影响。结果显示,在小粒径(d 0.5 mm)下形状对珊瑚砂沉速的影响并不明显,在大粒径(d 0.5 mm)下明显减缓了珊瑚砂的沉降速度,套用石英砂的沉降公式计算出的珊瑚砂沉速明显偏大。故通过提出动力形状因子这一参数来表征形状对沉降的影响,推导出考虑了形状影响的沉降公式,能够较为准确地计算砂粒的沉速范围,计算精度随着黏度的增大而提升。 相似文献
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关于表层声速对多波束测深影响及改正的探讨 总被引:1,自引:0,他引:1
通过分析波束形成的原理与实测数据处理得出结论:表层声速误差将对多波束测量产生不可挽回的错误;而当表层声速正确、声速剖面误差时,在后处理可以通过适当的声速剖面加以改正。 相似文献
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Norihisa Imasato Shinzou Fujio Qian Zhang Toshiyuki Awaji Kazunori Akitomo 《Journal of Oceanography》1994,50(2):119-139
We have investigated the three-dimensional Lagrangian motion of water particles related with tidal exchange between two basins with a constant depth connected through a narrow strait and the effects of density stratification on the exchange processes by tracking a number of the labeled particles. Tide-induced transient eddies (TITEs), which are similar to those in two-dimensional basin, are generated behind the headlands. Upwelling appears around the center of the eddy and sinking around the boundary. When the basins are filled with homogeneous water, a pair of vortices are produced in the vertical cross section of the strait due to bottom stress, with upwellings along the side walls of the strait and sinking in the center of the strait. These circulations form the horizontally convergent field in the cross-strait direction in the upper layers while the horizontal divergence takes place in the bottom layer. These vertical water-motions produce the three-dimensional distribution of velocity shear and phase lag of the tidal current around the strait, and the Lagrangian drifts of water particles become large. As a result, water exchange through the strait is greatly enhanced: The water exchange rate reaches 94.1% which is much larger than that obtained in the vertically integrated two-dimensional model. When the basins are stratified, the stable stratification suppresses the vertical motion so that a pair of vertical vortices are confined in the lower layers. This leads to a decrease in the exchange rate, down to 88.6%. Our numerical results show that the three-dimensional structure of tidal currents should be taken into account in tidal exchange through a narrow strait. 相似文献