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为准确探讨破碎波作用下气体如何卷入以及气泡的形成与输运特性, 文章结合粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)、高速相机和气泡测量系统, 以及基于Navier-Stokes方程的三维数值模型对气泡形成及其运动过程进行研究。研究结果表明: 文章建立的数值模型能合理地捕捉到破碎波作用下气体的卷入及其输运过程; 波浪的破碎会形成较大的气腔, 其破裂过程又将产生大量的气体微团; 气泡会增加水体的紊动, 造成水体与空气交界面附近形成大量的漩涡以及水体的飞溅; 气泡的破裂会消耗大量的水体能量, 同时发现较大的紊动动能与气泡的生成有关, 且气泡数随平均紊动动能的增加呈线性增长关系。 相似文献
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分析比对了GPS单点测速技术与其他已有测波手段的不同,讨论了基于多普勒频移的GPS测速方法,并分析了各类误差对测速精度的影响。分别利用原始多普勒值和导出多普勒值进行了静态测速试验和动态测速试验,将导出多普勒测速结果与RTK（RealTimeKinematic,实时动态测量系统）位置差分测速进行了比测。结果表明,使用静态数据采用高频导出多普勒值测速的精度可以达到亚厘米级每秒,而采用原始多普勒观测值进行测速因接收机型号的不同,结果差异较大;动态测速试验中,采用导出多普勒测速的方法与RTK位置差分测速的符合精度可达cm／s。 相似文献
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波浪破碎过程产生的湍流动量和能量垂向输运对于加快海洋上混合层中垂向混合具有显著效果。采用二维实验室水槽中对波浪破碎过程进行模拟。对采集的波浪振幅时间序列采用希尔伯特变换定位破碎波位置,波浪的破碎率随有效波高的增加而增大,波浪谱分析得到的波浪基本周期与有效周期结果相似。实验中采用粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)计算波浪破碎过程中湍动能耗散率的空间分布。湍流强度与波浪的相位密切相关,波峰位置处湍流活动最为剧烈,而且波峰位置处湍流混合区内湍动能耗散率量值的垂向分布基本保持不变,即出现"湍流饱和"现象,湍流影响深度可以达到波高的70%—90%。计算湍流扩散系数的垂向分布发现,湍流扩散在混合区上部随深度的增大以指数函数的形式增加,在混合区下部趋于稳定。作为对比,在相同位置处对声学多普勒流速测量仪(acoustic Doppler velocimeter, ADV)测量的单点流速做频谱分析,发现与该位置处PIV湍动能耗散率结果量级处于同一水平,进一步验证了实验结果的准确性。 相似文献
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了解波浪破碎速度场的分布特性对于波浪破碎物理机制的研究极为重要,同时,对比研究不同类型破碎产生的气液混合区的演化特征有利于波浪白冠覆盖率模型的完善。在实验室水槽,生成了深水临界波、单次崩破波和单次卷破波,采用图像测速技术获取了波浪破碎图像、波面下水体和气液混合区速度场。结果表明,崩破波的水平向速度u和垂直向速度v在波峰前和波峰后的分布极为不对称,其水平向最大速度umax并不位于峰顶,而是在主导波峰前0.7ηm ax处;卷破波的umax出现在波峰峰顶前端极小的区域内,且该区域与周围区域的速度梯度极大。崩破波和卷破波生成的气液混合区发展特征也存在差异：崩破波的umax值大、影响区域长、混合区厚度较小、各区域影响时间短;而卷破波的各项特征参数与崩破波形成对比。 相似文献
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正方体人工鱼礁流场效应试验研究 总被引：4，自引：0，他引：4
采用无干扰的粒子图像测速技术(PIV),针对中空型正方体人工鱼礁,选取3个不同的来流速度6.7 cm/s、11.0 cm/s和18.0 cm/s,研究了该模型单体(90°和45°)和组合(平行和垂直)工况时的流场效应。结果显示,单体90°迎流时上升流的规模和强度大于45°迎流,但产生的缓流区和背涡流的规模远小于45°工况。横向组合中单个鱼礁模型产生的流场效应较强于单体工况。纵向组合中,第一个迎流鱼礁在不同间距时内部流速分布和单体时较为相似,间距为1.0L时流速大小与单体最为接近。第二个迎流鱼礁内部基本上未出现回流区域,水平流速较单体时明显减小,但随着间距的增加流速值不断增大。 相似文献
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基于粒子图像测速技术(PIV)对小间距比比L/D=1.5工况下方形布置四圆柱在不同来流角角α(α=0°、15°、30°、45°)条件下的尾流流场特性进行了试验研究,分析了不同来流角度条件下四圆柱瞬时和时均尾流流场特征,获得了瞬时和时均速度矢量、涡量等值线、流线拓扑及雷诺应力分布随来流角度变化的规律。试验结果表明,来流角度对方形布置四圆柱尾流形态有显著影响。四圆柱瞬时尾流形态随来流角度增大可分为延伸体流动流态(α=0°)、尾流剪切层附着流态(α=15°、30°)及尾流剪切层共同脱落流态(α=45°)三种流态。当来流角度增大时,四圆柱下游断面平均流向速度分布由"W"形向"U"形转变,时均雷诺正应力及雷诺剪切应力等值线分布特征也会发生明显改变。 相似文献
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内波破碎引起的能量耗散和混合是海洋内部的重要物理过程。通过在二维内波水槽进行实验室实验,分析内波与地形的作用,探究内孤立波与平顶海山地形作用时波要素、能量以及湍耗散率的时空变化。本实验利用重力塌陷法在两层流体中制造第一模态内孤立波,通过粒子图像测速技术(particle image velocimetry, PIV)获得内孤立波与地形作用时的流场结构,定量分析整个作用过程。结果表明,地形会改变波形甚至引起破碎,内波与地形作用时,振幅和能量密度会在内孤立波爬坡时迅速增大,在地形前缘产生强烈能量耗散。入射波的能量与塌陷高度呈二次函数关系,透射波能量随地形升高减小,反射波能量随地形升高增大。地形前缘局地湍耗散率极值时间序列在部分实验中呈双峰结构,对应内孤立波界面处剪切加强引起湍流耗散和波后缘翻转破碎。破碎引起的地形前缘区域平均湍耗散率量级在10~(-5)m~2/s~3,局地湍耗散率极值与入射波振幅呈指数关系,所有实验中局地湍耗散率的最大值接近10~(-3) m~2/s~3量级。 相似文献
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为研究幂律流体偏心环空螺旋流轴向速度的分布规律,建立了幂律流体的偏心垂直环空螺旋流动实验模型及实验方案。利用PIV系统拍摄各种工况下偏心环空螺旋流场中粒子的图像,对实验数据进行处理分析,确定了幂律流体偏心环空螺旋流轴向速度分布的主要影响因素。着重分析了压力梯度、黏滞性、内管旋转角速度、偏心度这些影响因素对偏心环空宽、窄间隙处轴向速度分布的影响规律,为解决石油工业中相关问题提供了有益的参考。 相似文献
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An experimental facility has been designed to study the transverse response of the vortex-induced vibration of a fully submerged horizontal cylinder under the influence of vertical harmonic oscillating motion. The study aims to analyze the vortex self-induced vibration (VSIV) phenomenon which occurs on steel catenary risers (SCR) connected to floating platforms in the deep offshore. These vibrations occur in the absence of a current due to the self-motion of the body caused by a source afar. The experiments were conducted in a tank at the LOC/COPPE/UFRJ (Laboratory of Waves and Current of COPPE, Federal University of Rio de Janeiro). The amplitude and frequency of transverse motion are calculated for various Keulegan-Carpenter numbers and reduced velocities. Thanks to both the use of recent instrumentation and very low damping pneumatic bearing, the paper complements the pioneering work by Sumer and Fredsoe (1988) by exhibiting for the first time the trajectories of the VSIV motion. These are classified based on their different configurations such as oval-shape, eight-shape, etc. The Particle Image Velocimetry (PIV) tests are used to study the behavior of the flow around the cylinder during different trajectories of VSIV motion. 相似文献
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针对连云港市东西连岛周边海域近几年围填海的建设,使用2012年无人机影像、历史航空影像和高分一号卫星影像,应用遥感影像解译和信息提取技术,提取了2009年、2012年和2013年的围填海信息,并分别开展了2009年~2012年和2012年~2013年两个时段的围填海遥感监测与分析。结果显示:2009年~2012年间围填海面积为6.3852 km2,以围海为主,围填海主要分布在连云港港口东部区域;2012年~2013年间,均为填海,面积为0.2581 km2,主要分布在连云港港口内部。 相似文献
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Chan-Young Park Seung-Ho Park Choon-Woo Kim Jung-Keuk Kang Ki-Hyune Kim 《Marine Georesources & Geotechnology》1999,17(4):371-386
In order to develop the mineral resources contained in manganese nodules of the deep sea, the Korea Ocean Research & Development Institute (KORDI) has explored the area allocated by the United Nations in the Clarion-Clipperton Fracture Zone in the northeastern Pacific. During research cruises, the seabed surface was photographed every 30 s by the KORDI Deep Tow Imaging System (DTIS). Features such as the coverage and size distribution of manganese nodules on the photographs serve as the essential information to determine the potential mining areas. This article presents (semi)automatic procedures to extract the useful features from the photographs of the seabed surface using digital image processing techniques. The 35-mm films are first digitized by the film scanner. The depth information written on the film is then recognized to compensate for distortions due to nonuniform illumination. The nodule areas on the digitized image are recognized and separated from the background based on the characteristics of the nodules. The nodule coverage and distribution of nodule diameters are then calculated from the processed image. The proposed technique has been applied to sample photographs of the seabed surface. Experimental results indicate that the technique could be utilized as an efficient tool to process the massive collection of photographs of the seabed surface. 相似文献
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Terence J. Hirst 《Marine Georesources & Geotechnology》2013,31(4):371-373
Ocean Floor Mining by John S. Pearson. Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Jersey, 1975. 201 pp., $24.00. Offshore Drilling Technology by Frank R. Carmichael. Noyes Data Corporation, Park Ridge, New Jersey, 1975. 392 pp., $36.00. 相似文献
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基于灰度直方图和几何特征的声纳图像目标识别 总被引：2，自引：0，他引：2
目标形状因子和长、宽、高等几何特征,与目标类别具有很大的关系,而灰度直方图也是目标物理特性的直接表现。根据采用马尔可夫随机场理论分割后的声纳目标和阴影图像,利用其灰度直方图曲线进行目标的聚类分析,再利用几何特征进行类别识别,经实测的数据验证,取得了较好的效果。证明该方法可有效表征不同目标的物理特性,从而区分不同类别的目标,避免了目标绝对反向散射强度的复杂计算,增强了抗噪性。以搜寻目标的几何特征为输入参数,可迅速锁定要搜寻的目标,借助其它探测手段,实现目标的自动识别。 相似文献
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Due to the need of rapid and sustainable development in China’s coastal zones, the high-resolution information theory using data mining technology becomes an urgent research focus. However, the traditional pixel-based image analysis methods cannot meet the needs of this development trend. The paper attempts to present an information extraction approach in terms of image segmentation based on an object-oriented algorithm for high-resolution remote sensing images. An aim of the author’ research is to establis... 相似文献
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在人类活动和自然环境的影响下，海岸带长期处于变化状态，准确提取和实时监测海岸线变化对我国海岸带的利用与开发具有重要意义。文章利用Landsat TM遥感图像和ERDAS IMAGINE遥感图像处理软件的监督分类和图像增强方法，提出两种海岸线获取方法，完成海岸线的自动提取，实现海岸带的大面积同步和动态监测。 相似文献