弯曲波-纵波彩虹捕获效应及其模式转换

弹性波彩虹捕获效应是指不同频率成分的弹性波在结构的不同位置停止向前传播并发生能量聚集的现象,而弹性波模式转换是指弹性波在传播的过程中其极化方向发生改变的现象。利用彩虹捕获效应实现弹性波模式转换是弹性波操控领域一个新的方向。为了实现弯曲波和纵波之间的双向模式转换,提出了一种梯度结构梁。通过传递矩阵法解析求解了子胞的能带结构,利用有限元法验证了其正确性。根据子胞的能带结构,从波数演化角度解释了弯曲波-纵波彩虹捕获效应及其模式转换的产生机理。通过有限元仿真,验证了弯曲波-纵波彩虹捕获效应以及彩虹捕获效应发生时弯曲波和纵波的双向模式转换。     

溢油污染对海洋生物资源损害的数值评估模式

为定量化评估溢油事故对海洋生态的影响程度,通过物理海洋学、海洋生物学和生态毒理学的交叉融合,建立了溢油污染对海洋生物资源损害的数值评估模式.在污染事故现场监测数据的基础上,通过潮流数值模型和溢油迁移扩散模型获得海上溢油污染的时空分布,利用生物暴露模型和急性毒性模型模拟不同类型海洋生物的活动方式以及暴露于油污染时的急性毒性效应,得到溢油污染对海洋生物资源的损害评估结果.将该数值评估方法应用于大连湾"千岛油1"号船溢油案例的环境影响和生态损害程度评估,溢油污染范围和生物资源损害程度的评估结果与海洋渔业部门实际调查估算结果吻合较好.     

浅水区斜坡人工岛海冰危害及减灾措施

为减轻海冰对斜坡人工岛的灾害性影响,经过现场调查和分析,揭示了由于大面积冰盘的能量使其一部分与斜坡人工岛发生作用而产生爬坡、破坏和堆积现象,确定了斜坡人工岛前海冰堆积体的形状.现场调查和物理模型试验结果表明,采用曲面破冰结构诱导海冰在斜坡人工岛前形成堆积体,可以增加海冰接触人工岛的能量消耗,降低海冰对斜坡人工岛的危害.     

三沙湾纳潮量及湾内外的水交换

根据三沙湾多年实测潮位资料和2个临时潮位站的实测资料,分析了三沙湾潮汐特征,计算了纳潮量、海水的平均交换率和海水半更换期.结果表明:三沙湾潮差较大,有较强的纳潮能力.但由于其水域面积较大,地形也比较复杂,其整个区域海水的平均“更新能力”一般.当潮差累积率为20%(大潮)时,三沙湾的海水半更换期约为36个潮周期;当潮差累积率为50%(中潮)时,海水半更换期约为75个潮周期;当潮差累积率为80%(小潮)时,海水半更换期达到114个潮周期.     

激光衍射法测量低频液体表面波的参量

实验中实现了液体表面波光栅的光衍射,得到了稳定、清晰的衍射图样。改变表面波振幅,发现了各级衍射条纹的强度变化。理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光强度和表面波振幅以及条纹的空间分布和表面波波长的关系。提出了测量液体的表面张力系数、表面波振幅、波长及波速等表面波参量的方法。该方法具有实时、无损和简单实用的特点。     

天波超视距雷达一阶海杂波后向散射特性分析

为了得到天波超视距雷达一阶海杂波后向散射系数变化范围及总体变化规律,以及雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等各参数对一阶海杂波后向散射的影响规律,针对天波超视距雷达探测的特点,引入Barrick等给出的高频雷达一阶海杂波后向散射系数模型,运用仿真分析的方法得知,无向幅度谱达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数大概在-39 dB--14 dB,无向幅度谱未达到饱和时,一阶海杂波后向散射系数范围在-460 dB--18 dB,且频率与风速的相对大小决定了探测环境处于饱和区或非饱和区,又进一步仿真分析雷达频率、海面风速、风波角、海浪有向波高谱关于海面风向的扩展程度等参数对一阶海杂波后向散射的影响,得出各参数对一阶海杂波后向散射影响的规律,这对天波雷达目标探测策略及高频海杂波建模和滤除有指导意义.     

基于CCA-BP-BPNN释用模型的太平洋SST预报

为了有效提高预报精度,将一种基于神经网络并能综合有效利用全场信息的非线性释用技术应用到海洋SST预测上.通过CCA-BP法建立的典型因子,可以代表气象因子场与SST之间的大部分协方差关系,使气象因子与站点要素相关性大为提高,进而通过神经网络技术(BPNN)建立非线性预报模型.利用该模型尝试对热带太平洋表层海温形势(ENSO)进行预报,并建立了该区域逐点海温的预报方案.试报结果表明,该方法对预测春季海温形势有较好的效果,有效预报时效可达1 a以上;对6 a的3月份热带太平洋表层海温预报,平均绝对误差为0.22 ℃.该方法为海洋SST统计预报提供了一个值得参考的途径.     

粗糙地、海面色散特性研究

由于在研究粗糙地海面的超宽带特性时,需记及介电常数随频率变化而变化的特点.因此,有必要研究粗糙地海面中随机介质的介电常数随频率变化的色散特性.通过自由水和结合水色散特性的数值比较,提出了一种包含结合水的新土壤介电常数模型,研究了新旧模型随频率变化的特性,结果表明新的土壤模型比Dobson模型更合理地表征了土壤的介电常数.同时,针对海水的色散特性,通过单、双Debye模型的数值对比,提出了修正的Meissner模型,研究了海水在不同温度下的色散特性,分析了不同温度下的松弛频率,结果表明第2个松弛频率的引入显著拓展了Debye模型的有效范围,从而证明了新模型的有效性.     

水流作用下海底管线三维冲刷扩展速度实验研究

对水流作用下海底管线三维冲刷问题进行了实验室研究,重点研究了不同的水流速度(以底面剪切力系数θ表示,θ=0.046~0.104)、管线埋厚比(e/D=0.1~0.5)、水流作用角(α=45°~90°)下的冲刷沿管线扩展速度.实验结果表明管线下方冲刷以先后两个速度沿管线向两侧扩展.建立起冲刷段扩展速度vh与θ、e/D、α等影响因素间的关系.发现管线冲刷的扩展速度随底面剪切力系数的增大而增大;随着埋厚比的增大而减小,随水流作用角的增大而增大.最后,根据实验结果建立了一套预测海底管线下方冲刷段扩展过程的经验模型,效果较好.     

水槽二维聚焦波浪特性试验研究

为更好地模拟波浪的非线性变化过程,给出了在实验室水槽中采用波浪聚焦产生极限波浪的方法.针对聚焦波浪的特点,采用波峰聚焦和波谷聚焦相加减的方法分析了其谐波分量的特性,结果表明,波浪之间的相互作用,导致低频和高频谐波分量的产生;非线性波浪随着输入波幅的增大而增大,高阶分量的频率范围随着输入频率范围的增大而增大.