砾石单元法与SPH耦合模型在数值波浪水槽中的应用研究     

李彦卿  别社安  李大鸣  王鑫 《海洋科学》2020,44(9):100-111

为研究以流体粒子描述波浪运动，以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动，在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法（GEM），介绍了光滑粒子动力学方法（SPH）和GEM的基本原理，阐述了GEM与离散单元法（DEM）的异同之处，说明了采用SPH方法与GEM构建波浪砾石耦合运动数学模型的方法和过程。应用SPH方法建立数值波浪水槽，用GEM模拟波浪作用下堆积砾石的滚落、坍塌变形，构建了SPH方法与GEM耦合数学模型。模拟了水槽造波和波浪生成过程和波浪作用下砾石的滚落、坍塌变形，并与物理模型试验成果进行了比较，结果基本吻合。本文提出的GEM法具有模拟单相堆积砾石运动和堆积砾石与流体粒子耦合多相介质运动的功能，是对DEM法的补充和改善。本文提出的堆积力学球概念和拟序排列求解方法是砾石单元法的重要组成部分。  相似文献   

雅浦-马里亚纳海沟附近海域的精细地貌特征研究          下载免费PDF全文

张志毅  许冬  韩喜彬  王雁冰  胡智龙  葛倩  阳凡林 《海洋学研究》2020,38(1):27-41

利用西太平洋地区的雅浦-马里亚纳海沟附近海域的多波束水深数据,获得了9.8°N—13.2°N、132.2°E—145°E矩形区域内的高精度水深地形图。通过对精细地貌进行研究发现,马里亚纳海沟南部的洋坡上发育有大范围的地垒、地堑型地貌,雅浦海沟北部存在明显的分段性特征,菲律宾海盆和帕里西维拉海盆内存在不同展布方向的大规模脊-槽地貌。研究结果表明此处复杂的地形地貌特征主要受板块运动的控制。最后结合已有研究成果,对该区域的地形地貌进行了分类。  相似文献   

孟加拉湾及其毗邻海域中尺度涡旋活动的冬、夏季差异          下载免费PDF全文

黄挺  周锋  田娣  张家赢 《海洋学研究》2020,38(3):21-30

基于1993—2017年从卫星高度计资料中识别出来的中尺度涡轨迹数据集,对冬、夏季孟加拉湾涡旋的源地和性质进行了研究。研究表明孟加拉湾西部、安达曼海和孟加拉湾通往赤道的出口处的中尺度涡旋活动呈现显著的季节性差异。安达曼海在冬、夏季从北往南中尺度涡旋分别以“反气旋涡-气旋涡-反气旋涡”和“气旋涡-反气旋涡-气旋涡”的格局分布。不同源区涡旋的季节性生长过程有明显差异。孟加拉湾西部的涡旋在夏季生长迅速但消散缓慢,斯里兰卡冷涡生长缓慢但消散迅速。不同源区涡旋半径和振幅大小有不同的特征。孟加拉湾西部,无论冬、夏季,反气旋涡的振幅、半径都比气旋涡大;夏季季风漂流区,气旋涡半径比反气旋涡小但是振幅比反气旋涡大;安达曼海内无论冬、夏季都是最北侧聚集区涡旋的半径和振幅最大。孟加拉湾内生命史为30~40 d的涡旋数量最多,生命史在100 d以上的涡旋主要分布在孟加拉湾西部。  相似文献   

碟形越浪式波能发电装置的三维数值模拟     

刘大方  刘臻  张国梁 《海岸工程》2020,39(4):237-245

基于计算流体力学软件的三维数值模拟技术,分析了碟形越浪式波能发电装置的越浪性能,通过构建基于水气两相VOF(Volume of Fluid)模型的三维数值波浪水槽对该装置进行三维数值模拟研究,数值计算结果与物理试验结果相互对比验证较为吻合,验证了所构建的三维数值波浪水槽的可靠性,通过考察装置的坡度、导流叶片个数、干舷高度对越浪性能的影响确定装置的最优结构参数。结果表明,在装置的斜坡面边缘增加回流板可减少波浪的反射,提高装置的越浪性能。在数值模拟中将装置的斜坡面边缘处安装回流板对碟形越浪式波能发电装置参数进行优化,通过分析回流板的长度对装置越浪性能的影响来探索最优回流板长度。  相似文献   

2013—2019年度海洋科学技术奖计量统计及其科研合作网络分析          下载免费PDF全文

赵晓龙  李保石  王泉斌 《海洋开发与管理》2020,37(11):19-27

文章基于2013—2019年度海洋科学技术奖，运用计量统计、社会网络分析等研究方法，探究海洋科学技术奖获奖成果计量特征、学科分布、获奖机构及其科研合作关系等，直观揭示海洋科学技术奖所构成的科研合作范式、科研合作网络结构等，以期为海洋科研管理、科技创新和学科建设等提供科学参考。研究表明：整体上，海洋科学技术奖获奖成果呈逐年递增趋势，一等奖与二等奖的获奖等级比值呈下降趋势；学科划分上，获奖成果主要隶属于“海洋科学”学科，又以海洋生物学、海洋装备与设备、海洋化学和物理海洋学为主体；获奖机构方面，海洋科学技术奖已奖励包括中国海洋大学和中国科学院海洋研究所等涉海类高校和科研院所在内的各类海洋科技创新主体285家，分布在山东、浙江、广东、上海、北京、江苏等19个省（市、自治区）；科研合作方面，海洋科学技术奖获奖核心机构所构建的科研合作关系紧密，以自然资源部第二海洋研究所的中心度最高，中国海洋大学的中间中心度最高，其控制该科研合作网络中其他机构之间沟通交流的力度最大。  相似文献   

基于ABAQUS的深水连接器连接性能分析     

曹博  蔡志杰  石中玉  张玉龙  段梦兰 《海洋工程》2020,38(3):132-139

为解决现有深水连接器连接性能研究中力学分析建模不准确,且缺乏抗弯抗扭能力分析的问题,基于ABAQUS有限元分析软件对深水连接器进行三维模型动态仿真分析,对连接器的受力、密封性能以及在实际工程需求中不同内压下的抗弯及抗扭性能进行深入研究。结果表明:在安装及生产两种工况下,深水连接器各部件除密封环外受力均满足其强度设计要求,密封环接触表面发生合理塑性变形,满足密封要求;随着内压的增加,深水连接器的抗弯能力逐渐下降,抗扭能力则呈现增加的趋势;极限弯矩分别在0 MPa与35 MPa内压下的判定依据为密封失效,在14 MPa与52 MPa内压下的判定依据为下毂座屈服,而极限扭矩在不同内压下的判定依据均为密封失效。  相似文献   

斜坡平台波浪破碎数值模拟     

王红川  刘华帅  杨氾 《海洋工程》2020,38(4):54-60

波浪在斜坡地形上破碎,破波后稳定波高多采用物理模型试验方法进行研究,利用近岸波浪传播变形的抛物型缓坡方程和波能流平衡方程,导出了适用于斜坡上波浪破碎的数值模拟方法。首先根据波能流平衡方程和缓坡方程基本型式分析波浪在破波带内的波能变化和衰减率,推导了波浪传播模型中波能衰减因子和破波能量流衰减因子之间的关系;其次,利用陡坡地形上的高阶抛物型缓坡方程建立了波浪传播和波浪破碎数学模型;最后,根据物理模型试验实测数据对数值模拟的效果进行验证。数值计算与试验资料比较表明,该模型可以较好地模拟斜坡地形的波浪传播波高变化。  相似文献   

2016与1998年春季北大西洋海表温度异常的差异及成因     

薛文璟  余锦华  陈林 《热带海洋学报》2020,39(3):19-30

利用再分析资料以及混合层海温诊断方程, 研究1997—1998与2015—2016年超级厄尔尼诺次年北大西洋海表温度异常(sea surface temperature anomalies, SSTA)的差异及成因。结果显示, 北大西洋SSTA在1998年春季呈明显正负正三极型式分布, 而在2016年呈弱的负正负型态。诊断热带北大西洋SSTA的影响因素表明, 1998年春季暖SSTA除了之前研究强调的海洋表面向大气的潜热输送异常减少, 以及吸收太阳辐射的增加外, 海洋动力过程即Ekman纬向漂流也起着重要的作用。热力过程与厄尔尼诺峰值后出现的北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation, NAO)负位相有关, 其可引起亚速尔高压减弱, 产生西南风异常, 通过风-蒸发-海表温度(sea surface temperature, SST)反馈机制使热带北大西洋蒸发减弱, 海表增暖, 沃克环流下沉支的东移对这一增暖也有贡献。与1997—1998厄尔尼诺事件不同, 2015—2016厄尔尼诺事件没有强迫出负位相NAO, 而是出现弱NAO正位相, 热带北大西洋为弱的东风异常, 使海表发生一定的冷却, 形成2016春季北大西洋SSTA与1998年的明显差异。  相似文献   

基于卫星遥感海温数据的南海SST预报误差订正     

张培军  周水华  梁昌霞 《热带海洋学报》2020,39(6):57-65

尝试利用卫星遥感高分辨率海表温度资料GHRSST (Group for High Resolution Sea Surface Temperature) 与海表温度(sea surface temperature, SST)数值预报产品之间的误差, 建立一种南海SST模式预报订正方法。首先, 利用南海的Argo浮标上层海温数据对GHRSST 海温数据进行验证, 结果表明两者之间均方根误差约为0.3℃, 相关系数为0.98, GHRSST 海温数据可用于南海业务化数值预报SST的订正。预报订正后的SST与Argo浮标海温数据相比, 24h、48h和72h的均方根误差均由0.8℃左右下降到0.5℃以内。与GHRSST 海温数据相比, 南海北部海域(110°E—121°E, 13°N—23°N)订正后的24h、48h和72h的SST预报空间误差均显著减小, 在冷空气影响南海期间或中尺度涡存在的过程中, SST预报订正效果也较为显著。因此, 该方法可考虑在南海业务化SST数值预报系统中应用。  相似文献   

南海开放共享航次关键科学问题的思考——从多尺度海洋动力学角度出发     

杜岩  陈举  经志友  王祥鹏  陈更新  徐驰  储小青  陈植武  徐杰  施震  唐世林  何云开  梁韵  施平 《热带海洋学报》2020,39(6):1-17

南海是西太平洋最大的边缘海, 通过一系列的海峡与西太平洋和印度洋相联通, 其不同时空尺度的海洋环流动力过程及其生态环境效应是南海区域海洋学研究的重要内容。自20世纪50年代末全国第一次海洋普查开始, 我国对海洋调查的支持力度不断加大, 以科学考察船为代表的海洋科学观测平台建设不断加强; 进入新千年以来, 国内海洋科考船依托的各主要研究所和院校本着开放的理念, 先后组织多单位联合进行海上观测。尤其是最近10年, 国家自然科学基金委员会支持实施了船时共享航次计划, 进一步促进了国内海洋界的交流和合作, 南海区域海洋学的相关研究取得了很多重要的成果。从多尺度环流动力学的角度出发, 本文简要回顾了南海海洋观测的发展历程, 并初步总结了近些年来南海关键科学问题的研究进展, 包括南海和西太平洋的水体交换过程、南海中小尺度过程、多尺度相互作用及其生态环境效应等; 并且在现有的研究基础上, 对未来南海的观测和科学问题提出若干思考与展望。  相似文献