内波

摘要： 基于FLUENT计算流体力学软件及其二次开发功能,采用VOF(Volume of Fluid)多相流模型,在k-ε湍流模型下建立了模拟内波传播的分层数值水槽。设置两层稳定分层,以上下层不同密度差和水深比设置工况,利用平板拍击法造波。在刚盖和自由表面两种上边界条件下进行数值模拟并与各自的理论解进行比较,分析了两者之间的异同。研究发现密度差的改变不会明显影响理论解与数值解之间的一致程度;上下两层流体深度差值的改变会明显影响数值计算结果。上层水深很小时,在自由表面假定下水气交界面处出现了较为明显的垂向速度;在两种假定下,数值模拟的水平速度都体现了非线性的影响。而当下层水深很小时,非线性的影响微弱。鉴于在实际海洋中上层水深远小于下层水深,尤其是当计算运动幅值更大的内孤立波时,采用更为真实的自由表面假定更为合理。

摘要： 本研究基于中国科学院沈阳自动化研究所自主研发的水下滑翔机在热带东太平洋观测获取的连续剖面温盐数据,并通过与多套不同数据的比测,证实国产水下滑翔机观测的温盐数据准确可靠,未来可大范围应用于深海大洋。观测结果首次发现该海域北太平洋中央水(NPCW)(50~100 m)的60~80 m层分布着中间层低盐水,分析认为该低盐水来源于水团下方的加利福尼亚流系水(CCS),中间层低盐水形成的动力机制主要受跃层附近的内波控制,并与内波强度密切相关,同时受上层(20~60 m)障碍层的影响,该中间层低盐水仅仅出现在60~80 m。本研究发现内波与障碍层能够通过影响动能与热能的传输进而促进水团新结构的形成,相关成果丰富了内波与障碍层对上层海洋响应的研究,具有重要的科学价值。

摘要： 在强密度跃层分层流体中,采用沿分层流水槽中纵剖面对称布置电导率探头阵列方法,对全附体潜艇模型在匀速自航和拖曳运动下生成内波时空特性进行了系列实验。结果表明:在两种运动方式下,在体积效应和尾迹效应内波之间均存在一个临界Froude数Fr_(c),其中拖曳方式下Fr_(c)≈3.40,而匀速自航方式下Fr_(c)≈2.9,小于拖曳方式下的临界值。当FrFr_(c)时,内波相关速度均小于物体运动速度,非对称的尾迹效应内波为主控内波,在拖曳方式下其相关速度Froude数Fr_(iw)在0.7~1.4范围内变化,内波最大峰-峰幅值随Fr增大而增大;在匀速自航方式下Fr_(iw)变化范围为0.4~1.5,内波无因次最大峰-峰幅值不随Fr增大而增大,而在0.04~0.07范围内变化。

摘要： 目前的海洋内波检测技术在实际应用中误差大,受海洋环境影响显著,且无法自主识别。针对这一问题,文中提出了一种基于矢量场处理的海洋内波预警的监测方法。该方法基于声压和质点振速联合信息处理,利用超低频矢量水听器拾取的声场三维信息,可在复杂的海洋背景噪声场中根据方位估计算法对非协作目标进行时-空-频三维跟踪与锁定。内波的到来引起了三维声速剖面的变化,而声场的起伏则导致跟踪的目标信号源声能流强度改变。该方法根据目标信号在内波空间里的信道畸变引起垂直维掠射角异常跳变来实现海洋内波的监测和预报。仿真结果表明,在正常环境中垂直维掠射角略有浮动,变化范围较小;当内波来袭,掠射角发生强烈突变,且最大偏转可突变至负向角度,证明了所提方法的有效性。

摘要： 南海北部海域是南海中尺度涡的高发区,该海区的多尺度动力过程及相互作用经常对海上工程安全造成重大影响。针对“FPSO⁃119”海洋工程施工船在2021年5月8日20时左右遇到“怪流”后瞬时大幅度失位现象,在排除内波等其他海洋现象与外因影响的前提下,利用海表面高度异常(SLA)数据、HYCOM模式数据以及现场实测数据,分析认为“怪流”是施工海域内中尺度涡与潮流正向叠加所导致。在此基础上,结合TPXO潮流预报数据,提出了一种将中尺度涡流与潮流矢量叠加的涡流预报方法,并通过FVCOM数值预报,对施工海域的中尺度涡流进行预报。经过与现场实测数据的后报检验,该方法能够反映施工海域内涡流在未来2 d内的主要运动特征,可作为海上工程应对“怪流”的重要参考,在工程应用中结合内波流、风海流等其他信息综合考虑分析,可更好地为海洋工程和船舶航行等提供安全保障。

摘要： 为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。

摘要： 由于上下水层流动反向,柱体在分层流环境中与密度均一流环境中受力差别较大。将密度均一流环境下上游减阻板对柱体减阻的概念引入分层流环境下的圆柱受力研究中,建立三维数值模型,采用大涡模拟(LES)技术,研究内波环境下圆柱的减阻效应。结果表明:在上层水体中,减阻板对柱体受力影响较大;在下层水体中,减阻板几乎不起作用。减阻板背部的漩涡形态是影响柱体减阻效应的根本原因。减阻参数(阻塞比l/D及“板-柱”间距s/D)决定了柱周漩涡结构特征,直接影响减阻效果。引入减阻比B_(R)量化了减阻效果,采用回归分析拟合出B_(R)与s/l的经验公式。需将减阻参数控制在合理范围内,避免发生“减阻过度”。研究成果对提高近岸及河口建筑物墩柱安全有重要意义。

摘要： 文章介绍了一套移动式温度链实时监测系统。首先,该系统主要由300 m长的动态缆和温度及温深传感器构成,可挂载于海面的移动平台,测量海洋上层的温度结构。其次,系统上搭载了GPS、北斗二合一模块和铱星通信模块,可实时回传数据和位置信息,并通过后端程序实时读取和解析数据。本研究将此系统在南海东沙附近海域进行测试,成功记录了一次内孤立波经过的情况。基于移动式温度链实时监测系统测量内波的方式,简单而有效,对内波的理论研究和实际预警产生重要应用价值。

摘要： 内波为发生在层结海洋内部的亚中尺度波动,是物理海洋学研究,特别是海洋混合及能量级串研究,不可或的缺环节。孤立内波的突发性巨大冲击能量可对水下航行和工程设施构成灾难性威胁,实现实时监测与预报海洋内波具有重大现实意义。南海是全球海洋中超强内波多发海区之一。长期现场观测表明,吕宋海峡以西海域内孤立波振幅高达150~200 m,且终年发生。因此,南海是目前海洋内孤立波观测与研究热点海域。本文以2015年至2021年间发表的论文为依据,评述南海内波研究新进展,认为7 a来研究成果取得质的提升。第一,实现了由卫星为主要手段2D观测到以卫星与潜标同步3D观测为主要手段的提升。由此催生出振幅240 m超强内孤立波、中尺度涡对内波的调制作用、重现周期23 h内孤立波、浅海内孤立波裂变现象、深海盆内波及动能级串等创新成果。第二,研究区开始呈现向中部深海盆扩展趋势。迄今为止,南海内波观测与研究集中在吕宋海峡以西和北部陆架,现已出现向中部深海盆扩展趋势。第三,海洋探测高新技术应用于南海内波观测与研究,取得了突破性成果。由卫星高度计沿轨海面高度场二维平面波分解技术得出的南海M2内潮辐射图,解决了多年争论不休的南海北部内波生成机制和生成源地问题。人工智能技术成功应用于建立南海邻近的边缘海内波传播预报模式。模式预报的一个潮周期之后内波波峰线位置与后续卫星图像上显示的位置之间的平均相关系数达95%,平均距离均方根差为3 km。快速深潜剖面浮标技术应用于南海北部深海盆,得出0~3 500 m全水深内波波段(周期为0.1~1.8 d)波动引起的水温起伏幅度垂直分布。高分辨水下声成像技术,包括人工地震技术和回声探测仪,成功应用于南海北部陆架内波观测与研究。其中回声探测仪图像空间分辨率达10 cm,清楚显示出内孤立波波包精细结构,可精确测得水平尺度仅为2 m的孤立波特征半宽度。可以预期,大量科学研究成果的积累,特别是采用人工智能技术建立内波传播预报模式的成功实例,必将为开发南海内波精准预报模式奠定基础。

摘要： 潜艇的物理特征是航空反潜传感器搜索潜艇的主要依据,对潜艇特征进行准确的仿真建模能够实现对潜艇的有效分析。本文以水下航行状态下的潜艇为背景,基于潜艇外部环境和内部工况因素,提出了一种尾流特征仿真建模方法。通过仿真建立了潜艇内波尾流特征仿真模型和热尾流模型,仿真结果表明,所得模型从雷达目视和红外探测两个维度模拟了水下潜艇的尾流特征,能够有效反映水下航行潜艇尾流特征。

摘要： 针对拖曳细长体尾迹效应内波,采用Boussinesq近似,基于一组对称激发源和反对称激发源,提出了一种描述拖曳细长体尾迹效应内波正对称成分与反对称成分的等效源理论模型.根据实验研究的结果,选取适当的等效源参数进行计算,得到了波高、波形和波系分布等特性.同时将相关理论计算与实验进行对比验证,结果吻合良好,表明了所提出的理论模型的合理性和有效性.实际潜艇通常是靠螺旋桨等推进装置运动的，这时如何来确定两类内波的转披特性，并如何设计移动源及参数等问题，将在后续研究中作进一步探索性研究。

摘要： 当水下航行体在密度分层海洋中航行时在海洋内部产生的波动称为内波，它在海面产生的聚散流动变化会使SAR的微波回波信号产生弱反差异常，并在其影像中留下水下航行体内波的踪迹。在具有连续密度跃层的分层流体中,针对4种不同长径比拖曳潜体激发内波的运动学与动力学特性进行了系列实验.研究表明,在Lee波与拟Lee波之间存在一个与长径比近似为线性关系的临界转捩Froude数Frc,而且转捩后拟Lee波相关速度相应Froude数近似为一个常数0.8.研究进一步表明,当Fr＜Frc时,Lee波为主控内波;当Fr＞Frc时,拟Lee波为主控内波,无因次内波峰峰幅值随Fr增大近似线性增大,而且长径比的影响可以忽略,其中Fr为拖曳潜体特征直径Froude数.

摘要： 内波存在引起水文变化，使得声信号传播异常，出现到达时刻变化和模式耦合等现象。本文利用2009年8月在黄海采集的实验数据研究内波存在对声起伏的影响，比较两个不同传输方向单频信号的声起伏特征。利用简正波过滤方法分析内波对不同方向声起伏影响，分析内波存在条件下简正波耦合现象。通过仿真和实验数据比较，垂直于内波的传播方向的声传播表现出一号和二号简正波模式耦合现象，并且该方向声起伏较大，近似平行于内波的传播方向表现出前三号简正波模式耦合现象。

摘要： 本文主要研究了dnoidal波的理论模型，并利用2001年南中国海实验测量的环境参数，对实验中传播路径上的内波进行了数值仿真，求出了内波存在时的声速分布，进一步计算了该情况下声场随时间的变化。结果显示dnoidal波的存在严重影响了声场的时间相关性。

摘要： 报道了宁夏香山群徐家圈组基本组成单元，即由细砂岩-粉砂岩-页岩构成的沉积序列，并将该沉积序列划分为密度流沉积层(Ⅰ)、牵引流沉积层(Ⅱ)和半深海沉积层(Ⅲ)，进而探讨其成因。结果表明：①层Ⅰ主要由细砂岩和粉砂-细砂岩组成，且在不同厚度层之间无明显的粒度分异;②徐家圈组岩性系列中明显缺失细砂质粉砂岩，而这种缺失正好构成了层Ⅰ和层Ⅱ之间的粒度中断;③层Ⅱ发育两组交错层理，第一组是平行层理、准平行层理、复合流层理和小型丘状交错层理，第二组是单向交错层理、双向交错层理和平行层理;④层Ⅲ中的薄层泥晶石灰岩具有不平整的底面并在侧向上呈现出长的透镜状。结合相关的浊流沉积研究成果，综合分析上述结果，可得出以下结论：①层Ⅰ可能为具有高悬浮负载降落速率的高密度衰减流沉积形成;②层Ⅱ可能受内波、内潮汐作用的控制;③层Ⅲ可能以深海、半深海垂直降落沉积为主，并辅以缓慢的平流;④沉积时的浊流可能具有双层结构.

摘要： 本文详细介绍了观测海洋内波环境要素的的重要性、分析了内波观测技术的国内外发展现状,并提出了一种具有垂直升降功能的内波现场测量平台技术,该系统一次布放连续可靠服役3个月,最大使用深度400m,内波测量深度范围0~300m,可以测量影响海洋内波要素的温盐深流实时数据,从而获得内波从形成到消亡的全过程信息和数据,将在海洋内波科学研究和海洋工程建设等领域具有广泛的应用价值。

摘要： 液相外延生长中的外延层晶体表面会出现条纹,大大降低了晶体的成材率.本文通过用红外透射谱和均匀腐蚀的方法测量了同一HgCdTe外延薄膜在不同层厚时的红外透射光谱,显示样品在靠近衬底的两微米范围内存在一个急剧变化的梯度区,这表明在外延生长后期的相变层中存在分层流,而正是分层流中的内波造成了外延层晶体表面的条纹.数学模型和量级估计很好地支持了此内波成因说,并且通过数据计算和实验结果指出,将生长晶体控制在一定厚度内就不容易产生条纹.

摘要： 甘肃夏河上二叠统第三岩性段主要为深灰色泥页岩,夹有灰色细砂岩、粉砂岩和灰色薄层灰岩，其沉积环境为深水斜坡环境。中上部透镜状、条带状粉砂岩中交错层理极为发育,纹层倾向主要为沿斜坡向上倾斜的,也有沿斜坡向下或向上双向倾斜的。分析表明。它们是内波、内潮汐产生的沿斜坡上下交替流动所形成的内波、内潮汐沉积。

摘要： 进行波浪试验时,由于试验条件的限制,很难保证全场相似.因此Froude数相似中特征长度的选取十分关键.本文主要对两种特征长度(模型特征长度和环境特征长度)进行了讨论,首先分析了表面波可忽略环境水深影响的条件,同时指出内波不能忽略环境水深影响的原因,并根据约化重力加速度类比地导出重力波的广义Froude数相似表达式.详细分析了表面波不考虑水深影响的原因和条件。由于内波的约化重力小，水深的影响通常不能忽略。对于内波，当不能满足全场相似时，应当优先选择水深作为特征长度。根据约化重力加速度提出重力波的广义Froude数相似，能够适用于内波和表面波。根据相似关系和模型长度不相似引起的幅值修正导出换算关系。

摘要： 本发明涉及一种双板式内孤立波造波装置及其造波方法，其特征在于：它包括一密度分层水槽、一上推板、一下推板、两套传动机构和一控制终端；上、下推板布置于水槽的横断面上，且上、下推板与水槽等宽；两套传动机构分别连接上、下推板，并由控制终端控制；控制终端通过改变传动机构的传动方式，驱动上、下推板以各自的速度、加速度和行程反向水平运动。本发明可以控制内孤立波的波形、振幅和波宽等参数，不仅实现了波形参数的可控，而且使同一波形的内孤立波的重复成为可能。

摘要： 本发明提供了一种钢轨小半径曲线内轨的波磨波长和波深的估算方法。该方法包括：建立轨道小半径曲线内轨波磨的波长和波深估算模型；基于有限元及动力学仿真确定所述波长和波深估算模型的参数；分析小半径曲线内轨波磨波长和波深发展特性；基于小半径曲线钢轨振动频响特性计算及车辆通过激励分析和波磨主振频率分析，提出了轨道结构超谐振动导致波磨产生的理论。该发明能对曲线内轨波磨的产生和发展趋势进行预判，为维修部门提供有针对性的钢轨打磨或维保建议，从而降低时间、经济成本，提升曲线车辆运行的寿命及安全性。

摘要： 本发明涉及一种双板式内孤立波造波装置及其造波方法，其特征在于：它包括一密度分层水槽、一上推板、一下推板、两套传动机构和一控制终端；上、下推板布置于水槽的横断面上，且上、下推板与水槽等宽；两套传动机构分别连接上、下推板，并由控制终端控制；控制终端通过改变传动机构的传动方式，驱动上、下推板以各自的速度、加速度和行程反向水平运动。本发明可以控制内孤立波的波形、振幅和波宽等参数，不仅实现了波形参数的可控，而且使同一波形的内孤立波的重复成为可能。

摘要： 本发明提供一种可实现各方向消波的内缩式球型防爆波活门，包括门框和门扇，其中，所述门扇包括底座和球型活门单元，所述底座与所述门框连接，所述底座上设置有通孔，所述球型活门单元安装在所述通孔内。该活门强度可靠，布局紧凑。缓冲环对外球壳的高速撞击过程进行有效缓冲，确保球型活门单元在撞击作用下具有可靠的强度。限位环和肋板避免外球壳转动导致其与内球柱上的通风孔相对位置发生改变，影响活门的消波效果。将球型活门单元整体内缩于底座中，无论冲击波荷载从哪个方向来袭，均能够保证其正向作用于外球壳的外表面并驱动球型活门单元快速关闭。圆拱状结构大幅提高了可设置球型活门单元的数量，有效增大了活门的通风量。

摘要： 本实用新型提供一种结构设计新颖、操作简便的用于研究内孤立波试验用的内孤立波发生装置；它包括水槽；所述水槽内设有两个推板，分别为上推板和下推板，水槽内盛装有两种密度不同的溶液，其中，大密度的溶液位于下方，小密度的溶液位于上方，两种密度之间为分界面；所述上推板设置于分界面上方，且上推板的下端位于分界面上；所述下推板位于分界面下方，且所述下推板的上端位于分界面上，所述下推板的下端与水槽底部之间设有间隙。

摘要： 本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多板和水平多组控制的非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法，用于水池生成高精度的非线性多向不规则波和多向不规则内波。基于垂向多层和水平多板控制的非线性多向不规则波和内波造波系统，其中，包括试验水池（包括消波段）、计算机控制驱动系统、机械传动系统、造波板系统（垂向多板、水平方向多组）和波高监测系统；其中试验水池内在造内波时为密度不同的两层流体，其他情况时为单层流体。本发明通过同时控制水平布置的多组垂向多板造波机构，对两层流体或单层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水池非线性多向不规则波和多向不规则内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

摘要： 本发明公开了一种实验室内波和内孤立波造波装置，包括水槽，支架和齿条；水槽的左右两侧槽壁的上端分别设有滑轨，支架的下端两侧分别通过两个可动滑块与滑轨滑动连接，可动滑块与支架固定连接，支架的上端设有竖直连杆，沿竖直连杆的轴线设有两个固定滑块，齿条远离齿条锯齿的一侧设有与两个固定滑块相配合的竖直滑轨，竖直滑轨与齿条焊接在一起，支架上还设有驱动竖直滑轨沿竖直方向向水槽方向或远离水槽方向运动的伺服电机；齿条的下端设有抽板或圆柱型冲箱，滑轨的延伸方向垂直于抽板的所在平面，圆柱型冲箱的轴线垂直于水槽的左右两侧槽壁。本发明结构简单，操作方便，可以通过分别安装抽板和圆柱型冲箱而实现造内波和内孤立波之间的转换。

摘要： 本发明公开了一种实验室内波和内孤立波造波装置，包括水槽，支架和齿条；水槽的左右两侧槽壁的上端分别设有滑轨，支架的下端两侧分别通过两个可动滑块与滑轨滑动连接，可动滑块与支架固定连接，支架的上端设有竖直连杆，沿竖直连杆的轴线设有两个固定滑块，齿条远离齿条锯齿的一侧设有与两个固定滑块相配合的竖直滑轨，竖直滑轨与齿条焊接在一起，支架上还设有驱动竖直滑轨沿竖直方向向水槽方向或远离水槽方向运动的伺服电机；齿条的下端设有抽板或圆柱型冲箱，滑轨的延伸方向垂直于抽板的所在平面，圆柱型冲箱的轴线垂直于水槽的左右两侧槽壁。本发明结构简单，操作方便，可以通过分别安装抽板和圆柱型冲箱而实现造内波和内孤立波之间的转换。

摘要： 本发明涉及水动力学实验研究的技术领域，更具体地，涉及基于垂向多板和水平多组控制的非线性多向不规则波和内波造波系统及其控制方法，用于水池生成高精度的非线性多向不规则波和多向不规则内波。基于垂向多层和水平多板控制的非线性多向不规则波和内波造波系统，其中，包括试验水池（包括消波段）、计算机控制驱动系统、机械传动系统、造波板系统（垂向多板、水平方向多组）和波高监测系统；其中试验水池内在造内波时为密度不同的两层流体，其他情况时为单层流体。本发明通过同时控制水平布置的多组垂向多板造波机构，对两层流体或单层流体输入不同的非线性垂向速度分布，实现在水池非线性多向不规则波和多向不规则内波模拟，并具有较高的准确度和精度，满足不同试验测试的要求。

摘要： 本发明一种用于内波实验水槽的消波装置，属于消波技术领域；包括水槽、消波模块、缓冲模块、动力控制模块和消波测量仪，所述动力控制模块通过缓冲模块与消波模块连接；通过所述消波测量仪测量水槽内波浪的的相关参数；通过所述动力控制模块控制缓冲模块的运动速度及方向；通过所述缓冲模块带动消波模块运动；通过所述消波模块消耗波浪的能量。通过动力控制模块控制缓冲模块的运动模式，结合消波测量仪所测量的波高、波速等相关波浪参数对消波模块的消波模式进行调整；具有操作简单，易于控制且能有效消除波浪反射，适用于不同类型水槽，不同波浪状态下的消波等优势。