叶春生[1]2004年在《海洋内波的特性和内波荷载》文中研究说明本文研究的主要内容是海洋内波的特性与内波荷载,后者主要针对连续分层的情况进行分析和计算。首先,推导了内波控制方程。对于二维情形,从 Euler 方程组出发,将其线性化,得到简谐情况下的内波垂向结构方程,结合表面“刚盖”条件与水底条件,构成了求解内波的本征值问题;对于叁维情况,仍从 Euler 方程组出发,推导了内波控制方程及其色散关系。针对密度分布的叁层模式,计算了垂向速度模态与内波的色散关系;连续分层的情况,则给出了半板造波的垂向模态分布与空间传播形态。其次,详细分析了密度连续分层时的垂向结构问题。利用微分动力系统的知识,定性地分析了垂向结构方程解的特性。若简谐频率与浮力频率的交点位于水深范围之内,则交点确定的区域存在内波,而区域外不存在内波,且解是单调的;若理论上的两个交点位于水深范围之外,则全水深存在内波;若简谐频率高于浮力频率最大值,则没有内波存在且刚盖条件不再适用。数值求解内波垂向结构方程,利用两次 Sturm 变换,将其转化为Sturm-Liouville 标准型,获得了齐次边界条件。其解系构成完备的加权(权函数为1)内积空间,即Hilbert空间,从而内波现象可以展成该解系的广义Fourier级数;采用差分方法,将 Sturm-Liouville 方程转化为矩阵特征值问题,每一个特征值对应一个内波波数,该特征值对应的解则是内波的某一模态。当圆频率连续变化时,就确定了内波不同模态时的色散关系;由 Sturm 反变换和连续性方程,计算了垂直和水平速度幅值的纵向分布,继而给出二维内波流场和水质点的运动轨迹图像;此外,将 Sturm 变换的结果与直接求解内波垂向结构方程的结果进行了比较,直接求解的结果不满足正交性,且不完备;利用已有的实验数据和数值结果,进一步探讨了边界条件问题,并给出了更为简明的内波控制方程。在二维内波流场求解的基础上,采用小尺度物体受力的 Morison 公式进行了圆柱形杆件的空间受力分析;针对半日潮频(0.08cph)和高频(3~5cph)内波成分,详细计算了叁种浅水情况下的内波荷载,给出了荷载的分布以及总荷载的数值,并与表面波和海流情况的荷载进行了对比。由于内波谱的存在,文中给出了不同周期时的内波荷载数值结果。最后,对内波荷载实验进行了量纲分析及实验装置设计,为模型实验打下了良好的基础。
范兴娟[2]2013年在《计及内波及管土耦合影响的深海管跨振动分析研究》文中研究表明随着海上油气资源开采的脚步不断向深水海域迈进，深水管线工程已备受青睐。深水海床不规则、海流冲刷及海床土壤的不均匀性使得海底管线不可避免地出现自由管跨现象。管跨段是管线系统中最危险的部分，本文针对深水海域归纳了管跨的成因及主要类型。跨端边界的处理方式对管跨段的振动分析研究有着不可忽视的影响。本文利用ABAQUS有限元软件建立了考虑初始地应力作用下的管土耦合叁维计算模型，得到垂向及侧向两个方向的阻力位移曲线，并将土体粘聚力、杨氏模量、土体密度、海床地形形状和土体摩擦系数作为敏感性因素对其进行敏感性分析。随后将计算所得的阻力位移曲线数据加至ABAQUS的inp文件中进行管跨边界条件加载，作为管跨振动分析的非线性边界条件。位于深水海域的管跨段主要受到海流载荷的作用，当海流以一定流速流经管跨段时，便会引发涡激振动现象。文中选取了水平段管跨和爬坡段管跨两个计算实例，分别对其进行了模态分析和涡激振动分析，并对比了不同边界处理方式对涡激振动响应的影响。此外，针对爬坡段管跨，分别考虑了分层流和均匀流两种海流流场，并就跨长和跨中支撑形式进行了敏感性分析。海洋内波是密度层化海洋中普遍存在的一种波动现象。文中介绍了内波的特性、典型叁层模式及其退化模式，并给出了内波流场的解析解。此外，文中给出了叁种典型的内波流场，通过Morison公式来实现内波载荷的加载。综合来讲，本文提出了一套适用于深水海域的考虑管土耦合作用下，计及分层流与海洋内波载荷的管跨振动分析方法，对实际工程具有一定的指导意义。
苗文举[3]2011年在《内波对深水浮式平台总体性能的影响分析》文中提出世界上许多地方都可以观测到海洋内波,这些地区包括阿达曼海,苏禄海和南中国海。海水深度、密度层化和洋流等是引起这种大振幅波动传播的因素。尽管海洋内波曾经严重干扰了离岸勘探和钻井操作,但关于海洋内波对海洋浮式平台及其系泊／立管系统的影响并没有进行广泛的研究。中国新近发现的许多深水油气资源恰好位于受内波影响的区域。最近,有报道称在南中国海发生的浮式平台过度的过度运动和立管系统破坏的事件被认为与内波的影响有关。本文研究的目的就是建立一种合理的基于观测的内波数值模型,旨在研究海洋内波对深水浮式平台(包括：立柱式平台,半潜式平台和张力腿平台)总体性能的影响。内波模型是结合非线性孤立波KdV方程解建立起来的,用于模拟发生在海洋密度跃层处具有巨大前导波和较小、较慢线性曳尾波特征的海洋内波。相应地,涉及雅各布椭圆方程且具有通解的KdV方程用于捕捉海洋内波的物理学性质；泰勒-戈德斯坦方程的解用于获得密度跃层的影响。因此,海洋内波可以以孤立波包的形式进行模拟,这种波包展现出与卫星观测图片相类似的具有衰减振荡的内波波形。非线性内波是以波高作为其特征的,波高可以超过50米,在密度跃层附近存在水平的剪切流。本文通过时域非线性完全耦合分析方法研究内波对深水浮式平台的影响。内波数值模型作为工具应用于一个耦合分析软件HARP,其中船体,系泊系统和立管系统作为一个整体进行考虑。该软件将用于研究内波对平台总体运动和系泊、钻井系统完整性的影响。本文的研究对未来位于内波现象显着区域所进行的海上勘探和钻井操作具有参考价值。
杨立, 张喜验, 张涛, 程广欣[4]2004年在《海洋内波测量技术研究》文中提出海洋内波同海洋表面波一样也是海水运动的重要形式。本文着重介绍了对海洋内波进行测量和研究的重 要性、海洋内波的生成机理、海洋内波所独有的特殊性质以及如何测量海洋内波的一些想法。
李鲁靖, 孟俊敏, 张晰, 孙丽娜[5]2014年在《SAR极化特征图像与σ~0图像的海洋内波可视性对比》文中研究表明利用ALOS PALSAR全极化SAR内波图像,对比分析了SAR海洋内波在11种极化特征与后向散射系数(σ0)图像中的可视性。在提取的SAR极化特征图像中,Lambda值的内波特征最为明显,极化熵和极化角次之。与σ0图像相比,Lambda值的内波可视性优于同极化的σ0图像;对于极化熵和极化角,沿距离向传播的内波可视性优于同极化的σ0图像,沿方位向传播的内波可视性略差于同极化的σ0图像,两者均优于交叉极化的σ0图像。HH/VV极化比、归一化圆极化系数和Bata值的内波特征较弱;HH/HV极化比、VV/VH极化比、Gamma值、Delta值和各向异性指数的内波图像均不清晰,无法识别内波。
范开国, 黄韦艮, 甘锡林, 傅斌[6]2010年在《SAR海洋内波表层流反演方法探讨》文中指出基于海洋内波SAR成像机理与M4S海面微波散射成像模型,提出SAR海洋内波表层流反演新方法。首先从SAR图像上获得内波剖面的海面后向散射强度,利用AH理论的线性近似关系得到猜测表层流,通过海面微波散射成像模型仿真海洋内波的SAR海面后向散射强度,利用二分法不断地修改风速和流速梯度等参数,使仿真信号最大程度的逼近实际SAR图像上的海面后向散射强度,输出最终海表层流。以中国南海海区3景海洋内波SAR图像为例,对该方法进行了探讨。结果表明,仿真的海洋内波SAR海面后向散射强度剖面和实际SAR图像上的信号剖面吻合,两者的相关系数达90%以上,说明该反演方法是收敛与可行的。
赵党, 冯现洪, 崔少敏, 何宁[7]2013年在《内波对海洋立管的作用》文中研究说明海洋内波作为海洋水体中特殊的非线性波动现象,对海洋立管的作用特征尚处研究阶段。本文首先分析海洋内波的成因及研究现状,之后结合我国南海海洋内波多发特性,对该海域内已建立管在内波作用下的特性进行分析,得出合理化建议。随着我国南海深水油气资源开发战略的推进,研究内波对海洋立管的作用具有重大的学术意义和实际应用意义。
邓冰, 张翔, 张铭[8]2014年在《背景流中海洋内波垂向结构的计算和分析》文中认为利用了无摩擦、不可压情况下的旋转流体线性方程组,基于数值计算的方法,对背景流中海洋内波各个模态垂向结构进行了分析。结果表明:在无背景流时,海洋内波的垂向结构为简谐波;模态越高,其在垂直方向结构就越复杂,这时其模态属海洋内波的离散谱。在有垂直切变的背景流时,因受背景流的调制,其波形发生变化;此时海洋内波的前几个模态仍与简谐波类似,属海洋内波的离散谱,而此后的模态垂向结构不再光滑连续,出现了间断(奇性),该间断处即为临界层,该具有间断的模态属海洋内波的连续谱,而其积分则为海洋内波波包。<正>海洋内波在海洋中非常常见,是发生在密度稳定层化海水中的一种波动,其最大振幅出现在海洋内部,是重要的海洋中尺度现象。海洋内波的存在,使得海水运动以及水文要素的分布与变化更加复杂。由于内波发生机制的复杂性以及时空特征的随机性,内波成为海洋学研究中的难点。鉴于海洋内波在海洋学和军事上的意义,目前已经成为研究的活跃领域。对海洋内波垂向结构的研究不但有重要的理论意义,而且有广
魏仪文, 郭立新, 殷红成[9]2015年在《海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析》文中研究说明海洋内波通常在海面之下传播,并通过波流相互作用影响海洋表面毛细波的分布,在合成孔径雷达(SAR)图像中表现为亮暗相间的纹理。该文首先基于Korteweg-de Vries(Kd V)方程,建立内波传播模型;通过波流相互作用函数,基于波作用量方程,对表面毛细波的波谱进行修正;最后基于双尺度方法的面元模型,将内波对高频谱的修正作用考虑在内,计算内波的存在对大尺寸海面电磁散射特性的影响。文中计算了内波存在时海面散射系数分布,分析了不同的内波参数,不同海况参数等对海面散射系数和多普勒的影响。
李娟, 顾行发, 余涛, 孙源, 胡新礼[10]2011年在《基于变系数模型的吕宋海峡海洋内波模拟研究》文中提出此文主要是利用变系数Gardner方程的双孤子解对吕宋海峡海域的海洋内波的非线性相互作用进行模拟研究,展示弹性碰撞在合成孔径雷达(SAR)图像上的信号特征,同时研究耗散项、微扰项和色散项对海洋内波弹性碰撞引起的表层流速的影响,取得与真实SAR图像较一致的结果。
参考文献：
[1]. 海洋内波的特性和内波荷载[D]. 叶春生. 天津大学. 2004
[2]. 计及内波及管土耦合影响的深海管跨振动分析研究[D]. 范兴娟. 天津大学. 2013
[3]. 内波对深水浮式平台总体性能的影响分析[D]. 苗文举. 哈尔滨工程大学. 2011
[4]. 海洋内波测量技术研究[J]. 杨立, 张喜验, 张涛, 程广欣. 气象水文海洋仪器. 2004
[5]. SAR极化特征图像与σ~0图像的海洋内波可视性对比[J]. 李鲁靖, 孟俊敏, 张晰, 孙丽娜. 海洋学研究. 2014
[6]. SAR海洋内波表层流反演方法探讨[J]. 范开国, 黄韦艮, 甘锡林, 傅斌. 遥感学报. 2010
[7]. 内波对海洋立管的作用[J]. 赵党, 冯现洪, 崔少敏, 何宁. 舰船科学技术. 2013
[8]. 背景流中海洋内波垂向结构的计算和分析[J]. 邓冰, 张翔, 张铭. 海洋科学进展. 2014
[9]. 海洋内波对海面电磁散射特性的影响分析[J]. 魏仪文, 郭立新, 殷红成. 雷达学报. 2015
[10]. 基于变系数模型的吕宋海峡海洋内波模拟研究[J]. 李娟, 顾行发, 余涛, 孙源, 胡新礼. 水动力学研究与进展A辑. 2011