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On small-meso scale, the sea ice dynamic characteristics are quite different from that on large scale. To model the sea ice dynamics on small-meso scale, a new elastic-viscous-plastic （EVP） constitutive model and a hybrid Lagrangian- Eulerian （HLE） numerical method are developed based on continuum theory. While a modified discrete element model （DEM） is introduced to model the ice cover at discrete state. With the EVP constitutive model, the numerical simulation for ice ridging in an idealized rectangular basin is carried out and the results are comparable with the analytical solution of jam theory. Adopting the HLE numerical model, the sea ice dynamic process is simulated in a vortex wind field. The furthering application of DEM is discussed in details for modeling the discrete distribution of sea ice. With this study, the mechanical and numerical models for sea ice dynamics can be improved with high precision and computational efficiency. 相似文献
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在渤海冰区油气开发中,海冰给平台结构、油气运输和施工作业带来很大影响。油气作业区海冰参数精确、连续、实时的现场监测对分析油气开发的可靠性、检验海冰数值模式、校正海冰卫星遥感数据具有重要意义。针对渤海油气作业区的海冰运动和分布特性,通过数字图像技术对海冰的厚度、运动速度和密集度三个参数的提取进行了算法开发和软件研制。在2009-2010年采用该海冰数字图像监测软件对渤海辽东湾JZ20-2油气作业区的海冰参数进行了全冰期的连续监测,获得了翔实可靠的海冰厚度、密集度和冰速等海冰监测资料。现场监测应用表明,该海冰数字图像监测软件具有操作性强、精确度高、可靠性好的优点。该监测技术进一步完善后可广泛应用于渤海油气作业区的海冰现场监测,成为海冰业务化现场监测的重要组成部分。 相似文献
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海冰单轴压缩强度是寒区海洋工程中的一个重要设计参数,也是影响海冰动力学行为的主要因素。在2008-2012年间的三个冬季,对渤海沿岸的海冰单轴压缩强度进行了现场与室内试验,由此分析了其在温度、卤水体积和应力率下的基本特征。测试结果表明,海冰单轴压缩强度与其温度呈幂函数关系,与卤水体积平方根呈指数关系,与应力率呈线性关系。此外还分别在不同温度与卤水体积下确定了海冰单轴压缩强度上包络限的变化规律。最后,综合考虑卤水体积和应力率的影响,对海冰单轴压缩强度分布特征进行了分析。以上研究有助于揭示渤海海冰基本力学性质,为冰区结构设计和海冰动力学分析提供参考依据。 相似文献
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辽东湾每年冬季都会冻结大量海冰,并对海上油气平台和船舶运输带来很大的安全影响。为此,对油气作业海域海冰进行精确、连续的现场监测是非常必要,也有助于揭示海冰的漂移特性。采用辽东湾JZ20-2油气海洋平台上的航海雷达监测系统对该海域的海冰漂移特性进行了全冰期的连续监测,并通过海冰雷达监测的数字图像处理系统对海冰的漂移速度和流向进行分析,获得了该海域全冰期的海冰漂移数据。在此基础上确定了该海域冰速符合瑞利分布、冰向符合双峰高斯分布,以及两者的联合概率分布特性。以上研究为分析辽东湾油气作业区海冰的漂移特性提供了可靠的现场监测资料。 相似文献
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On small-meso scale,the sea ice dynamic characteristics are quite different from that on large scale.To model the sea ice dynamics on small-meso scale,a new elastic-viscous-plastic(EVP) constitutive model and a hybrid Lagrangian-Eulerian (HLE) numerical method are developed based on continuum theory.While a modified discrete element model(DEM) is introduced to model the ice cover at discrete state.With the EVP constitutive model,the numerical simulation for ice ridging in an idealized rectangular basin is carried out and the results are comparable with the analytical solution of jam theory.Adopting the HLE numerical model,the sea ice dynamic process is simulated in a vortex wind field.The furthering application of DEM is discussed in details for modeling the discrete distribution of sea ice.With this study ,the mechanical and numerical models for sea ice dynamics can be improved with high precision and computational efficiency. 相似文献
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在冰脊的固结过程中，由于接触面积与温差的大幅提升，冰水之间的换热强度显著增强。本文通过浸没试验对自然对流条件下冰水间的换热系数进行了研究。在试验过程中，对试样内部的温度分布与体积变化分别用温度梯度测试系统与数字图像进行测量。为研究初始条件对换热系数的影响，分别采用不同初始温度与厚度的试样在瞬态热传导的环境下进行测试。试验结果表明，换热系数与表面温差呈指数增长，且在本文试验条件下的变化区间为0.3~175 W/（m2·K）。试样的初始温度及厚度并不是影响换热系数的直接因素，而其根本因素为流-固界面的边界层状态。在自然对流状态下流体的驱动条件是热胀效应，即当边界层存在温度差时，虽然外界并不存在扰动流体状态的因素，但由于液体自身温差引起的密度差进而驱动流体运动并影响了换热系数。随着边界层温度梯度的增加，边界层的影响区域扩大，从而导致了较高的换热系数。 相似文献
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北极多年海冰的渡夏与冰脊形成的初始阶段均属于海冰升温的热力学过程。在卤水作用下，海冰在升温过程中需要融化内部的固态冰以达到温盐平衡。为研究海冰升温过程中盐度对宏观热力学性质的影响，本文设计了冰块试样在水中的一维浸没试验。将具有相同初始温度 （-32℃）、不同盐度 （0 ppt, 2.65 ppt, 12 ppt） 的冰试样浸至 0.2 ℃的淡水环境中，并测试试样内部温度场与厚度变化。试验结果表明，高盐度海冰的最终冰厚增加量超过 31%，而淡水冰则仅为 15%。海冰内部卤水的活跃改变了海冰的宏观比热并大幅度提高了其潜在的内能变化量。同时，将内能变化的实测结果与 Schwerdfeger 模型理论计算结果进行了对比。分析得出，真实环境中在海冰卤水迁移引起的盐度不均匀分布与卤水外排使得 Schwerdfeger 模型无法准确描述海冰升温过程中热力学性质。此外，通过对新生冰进行冰晶测试中所观测的柱状结构及晶粒尺寸特征也进一步验证了试验结果的可靠性。 相似文献
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