分析北斗系统在海风海浪探测中的应用

本文分析了全球定位系统与北斗卫星导航系统异同,介绍了北斗卫星反射接收机以及应用软件系统的设计,探讨了北斗系统在海风海浪探测中的应用,验证了在海风海浪探测中使用北斗导航系统反射信号的可行性。     

海浪效应对海面粗糙度的影响研究

基于日本气象厅22001号浮标站与美国国家浮标数据中心提供的41008号浮标站观测资料,利用Smith88、YT96、TY01和O02这4种海面粗糙度方案研究中高风速条件下真实海浪效应对海面粗糙度的影响;同时,利用浮标数据和COARE3.0算法,比较中高风速条件下缺乏真实海浪信息时,自主设计的有效波高、谱峰周期参数化方案与COARE3.0自带的Taylor01波浪特征量参数化方案计算海面粗糙度的效果。结果表明,无论哪种浮标资料,不考虑真实海浪效应的2种方案(Smith88和YT96)均比考虑真实海浪效应的2种方案(O02和TY01)计算出的粗糙度偏低,说明在中高风速条件下必须要考虑真实海浪效应对海面粗糙度的影响。此外,初步证实了自主设计的波浪特征量参数化方案在缺乏真实海浪信息时,计算效果优于COARE 3.0算法自带的Taylor01波浪特征量参数化方案。     

基于微波辐射计SSM/I的海面风速反演算法研究及应用

海面风速是海洋环境的重要参数,微波辐射计是卫星监测海面风速的重要手段。通过微波辐射计SSM/I（Special Sensor Microwave/Imager）亮温与浮标实测风速建立的匹配数据集,利用人工神经网络构建海面风速反演模型。比较不同模型的反演效果,得出七通道单参数神经网络模型SANN（Singleparameter Artificial Neural Network ）反演的效果和浮标实测风速较为接近,均方根误差RMSE（Root Mean Square Error）为1.40m/s。因此选择该模型反演全球的月平均风速,并将反演结果与NOAA产品风速比较。结果表明：两者在整体分布和纬度平均上非常接近,均方根误差为1.03m/s。可见,该算法用于海面风速反演还是可行的。     

多要素局部-全局特征关联的有效波高预测模型

有效浪高(Significant Wave Heights,SWH)是描述海浪的重要属性,SWH预测对于保障近岸工程设计以及海上作业安全具有重要意义。近年来,深度学习方法被用来对SWH预测,但是目前存在的方法无法有效捕捉SWH的长时间相关性,同时忽略了海洋多要素之间的局部关联。为此,本文提出了一种结合海洋多要素局部和全局特征的SWH预测模型(Multi-elements Local and Global Correlation for Wave height Prediction, MLG-SWH)。首先,以有效浪高、风速、周期等多要素作为输入,设计了局部-全局编码(Local-Global Embedding,LGE)模块提取海洋多要素的局部关联以及时间信息;然后,采用编-解码器作为基础网络结构提取多要素海浪序列特征,在编-解码器中设计了因果空洞卷积自注意力模块有效捕捉海洋多要素序列的全局长时间相关性,并在解码器中利用生成推理方式避免单步迭代预测产生的误差累积;最后,选取北大西洋海浪浪高变化特点不同的两个站点数据进行实验。相较于经典时间序列预测模型以及主流深度学习方法,所提MLG-SWH模型在24、48小时预测的均方误差(MSE)以及平均绝对误差(MAE)均为得最低,并在长时序预测方面具有较大的优势。     

基于GprMaxV2.0的树木根系正演模拟

将现场实验得到的相思树根系的探测信号图与利用Gpr Max V2.0软件模拟的根系信号图对比分析,得出根的埋深、水平间距、根的直径是根目标反射信号产生差异的主要影响因素。为得到更接近实际根系生长状况的图像数据,利用Gpr Max V2.0模拟了交错根系的图谱,并对其反射信号进行了分析;探查出交错根系不同角度的模拟图像的差异及其产生原因,进一步证实了利用Gpr Max V2.0软件模拟探地雷达探测树木根系的有效性。     

浪流相互作用下的波高变化及其对船舶航行的影响

本文分析了海浪在海流作用下的波高变化，推导出浪流相互作用时的波高公式和波陡公式．并结合大洋海区海浪预报的实际经验．得出推算大洋强流区海泛波高的计算公式．实际应用时．根据海面风场的实况资料，便可由该计算公式求得浪流相互作用下大洋强流区的可能最大波高值．     

渔用声纳电子示位标防盗技术研究

针对我国金枪鱼捕捞渔船上的无线电示位标装备现状,特别是为了防止盗取设备强占渔场的现象发生,对带有预警防盗功能的声纳示位标技术展开研究与试验,系统将渔用声纳与卫星电子浮标整体集成,利用水声数据采集技术与卫星数据通信技术,通过水下拾音器采集柴油机噪声的音频信息,该系统集成了卫星定位、声纳探测、无线电与卫星通讯,并开发出了嵌入式防盗设备,系统实现了示位标常规功能的同时增加了有效的预警防盗功能。可以提高我国金枪鱼鱼群探测信息化水平并保证设备的安全性。初步试验结果显示试验选用的渔民标准配备的挂机螺旋桨启动时的频率值稳定在8.5 kHz左右,且空蚀效应明显,在海洋噪声普遍高于10.3 kHz的环境下,嵌入式防盗系统在50~100 m范围内可准确实现设备的预警防盗,且抗干扰能力强,相比于其它防盗方式更为实时有效。     

海水浮力发电机

大海是生命的摇篮。在我们面临能源枯竭的时代,大海能不能为我们排忧解难呢?当然!利用海水发电已经不再是梦想了。海浪是永恒的,取之不尽的,使一望无际的海洋,无尽的海浪,为我们做功发电,这方案或许可以代替当前濒临枯竭的煤和石油,无疑也是当前开发新能源的一条新思路。浮力本身是静止的,但海面的波浪是运动的,海面飘浮的浮筒随着波浪运动会也作垂直的上下运动。利用海水浮力发电就是在海面设置     

基于水声通信的海洋水质多点监测系统设计

为解决目前水质监测存在的单点测量、实时跟踪观测不及时、通信距离短和供电不便等问题,设计了基于水声通信的海洋水质多点监测系统。该系统主要包括浮标系统、坐底式水质监测系统、岸站实时数据接收系统。水质多点监测的下位机由浮标系统和海底多个坐底式水质监测系统组成;坐底式系统与浮标之间采用水声通信的方式实现水下数据上传,水声通信半径能达到10 km;以浮标作为中继系统,采用太阳能供电,利用DTU和北斗双通信将分钟数据实时传输,解决了诸多水质监测中现存的问题。研究表明,本系统数据实时上传率达到95%以上,能够满足大范围海域内水质多点实时监测的要求,可为水产养殖提供全天候有效可靠的水质参数。     

基于不同风场的台风浪数值模拟

为了检验FVCOM海洋模式模拟台风浪的效果,分别以CCMP风场和WRF模式模拟风场构建驱动台风浪的海面风场模型,基于FVCOM海洋模式,以2010年的"凡比亚"台风为例进行台风浪数值模拟,并用站点浮标资料进行了模拟结果检验。结果表明,FVCOM海洋模式模拟的水位、有效波高结果与实际观测结果的整体误差较小,模拟效果较好;受到风场与地形的影响,最大增水与减水的区域分别位于台风中心的左侧沿岸和右侧沿岸;风场与表面流场的模拟结果也符合台风过程中的风生流分布特征,即风场与表面流场方向、大小存在一致性。此外,对比分析2种不同海面风场模型下的台风浪模拟结果发现,二者均能较好地模拟此次台风过程,但存在一定的差异,增加WRF模式模拟风场作为强迫驱动风场模拟的有效波高更接近观测值。     

关于简谐振动和简谐波的研究(Ⅰ)

分析了简谐波教学中经常出现的一些问题,由波方程的不同形式确定了波源的可能位置,由波的物理意义得到了一个波方程只能代表沿某一方向传播的一列波的结论,从而分析了波形图的具体位置。     

规则波和不规则波在刚性植物区波能衰减的试验研究

为深入了解湿地植物对近岸波浪的耗散作用,通过物理模型方法,对规则波和不规则波越过岸坡前刚性植被水域的波能衰减进行了试验研究。结果表明:当波浪通过植物区时,有效波高在植物区内逐渐衰减,规则波和不规则波波高消减率分别为29.8%和31.4%;在植物分布密度、波浪周期等参数相同的情况下,刚性植物高度为40 cm,有效波高为8、6、4 cm时,不规则波衰减率分别为41.3%、37.3%和31.3%,规则波有效波高衰减率分别为35%、30.8%和26.1%,无论是规则波还是不规则波,可见入射波浪的波高越大,消波作用越明显;刚性植被高度为40、20 cm植物区的波高(6 cm)衰减率分别为32.3%和21.0%,植物高度越大,波能消减作用效果越好,同样的参数条件,波高h=30 cm的波高衰减率为14.6%,h=40 cm的波高衰减率为9.9%,水深为30 cm时的消波作用优于水深为40 cm时的消波作用,随着水深的增加消波效果降低。本研究结果对于湿地刚性植物与波浪间的相互作用研究提供了参考依据。     

西北行路径台风浪的特征分析

为研究西北行路径的台风登陆前近岸台风浪的变化规律,依据MIKE21 SW谱波浪模型建立了浙江省近岸台风浪模型,对西北行路径台风浪进行数值模拟,计算结果与实测数据基本吻合。在此基础上统计分析了台风移动路径上及其左右两侧台风浪的变化规律。结果表明：台风移动路径上前眼壁处有效波高最大,后眼壁处次之;台风眼中心区域有效波高经历着无规律的衰减过程;台风移动路径两侧的有效波高与该点到台风移动路径的距离成反比,当与台风移动路径的距离最小时,有效波高达到最大值;而右侧的有效波高比左侧的有效波高大,其增幅可达29%~48%。本研究结果可为近岸台风浪预报和渔船选择回港避风路径提供参考依据。     

波在局部损伤混凝土介质中的传播

对弹性波在损伤介质中的传播理论进行研究 .利用弹性动力学基本原理和损伤力学模型建立了损伤介质中的波动方程 .求得了波动方程的基本解 ,并进行了实例计算分析 .由于损伤的存在 ,结构的波动响应在波形、波幅、传播时间等各方面都产生了明显的变化 .为进一步的波动反分析和无损检测的研究提供依据     

港内平稳度的影响因素及提高平稳度的措施

介绍了港风平稳度的若干影响因素，对于不规则波和规则波的绕射系数作了对比，比较深入地分析了绕射波波向变化的内在规律，推荐了港风风浪定量计算公式，最后从港口平面布置及水工建筑物结构型式等方面提出了提高港内平衡度的有效建议。     

Hirota-Satsuma耦合KdV方程行波解的分支

运用平面动力系统理论,研究了Hirota-Satsuma耦合KdV方程,证明该方程存在光滑孤立波解、扭结波和反扭结波解以及无穷多光滑周期波解。并在不同的参数条件下,给出了光滑孤立波解、扭结波和反扭结波解以及光滑周期波解存在的各类充分条件,求出了上述所有的显示精确行波解。     

一维波动理论在SPT杆长修正机理研究中的应用

首先应用弹性体中波的传递．简单分析杆件受冲击后应力和能量变化，然后，再用圣维南原理进行详细的理论推导．得出了ＳＰＴ杆长修正的理论结果．由于采用波动理论更接近ＳＰＴ实际工作过程，对ＳＰＴ杆长修正的结果具有较强的说服力，结论在另文的实验中得到了证实．     

全反射时的倏逝波

本文以电磁场理论为依据，阐述了光在两种媒质的界面上发生全反射时的表面现象，说明全反射时，不仅有反射波，而且还存在有振幅按指数规体在减的透射波—倏逝波。     

东,黄海波浪的统计特征及谱分析

根据实测数据对我国主要渔区的波浪进行了统计分析，得出适用于该海区的有效波高与有效周期及有效波高与平均周期的统计关系式。同时用上述关系对目前工程上常用的几种波浪谱计算公式进行了对比分析，并与实测谱进行了比较，结果表明所得关系式与实际拟合良好。     

油气混输管道中的波动现象

研究表明,在油气混输管道中,由于气液两相物性的差异和气液相间相互作用等原因,以及在管道停输、启动过程、段塞流动、清管、入口液量的瞬态变化等不稳定操作工况下,都伴随着不同的波动现象.气液多相管流中的波动现象,可分为密度波、压力波、界面波3种.不同性质波的存在加快了流体流动,增强了界面间能量和动量传递,使得两相流的传热、传质及流型都发生很大变化.同时,巨大的压力波动对管道及其下游处理设备带来一定的安全隐患.分析了气液两相流中密度波、压力波、界面波的研究进展,旨在为进一步研究油气混输管道瞬变流动提供理论借鉴.