全球海洋潜水旅游目的地分布特征及其自然影响因素研究

以全球海洋潜水旅游目的地为研究对象, 借助地理信息系统(GIS), 运用基尼系数、层次分析法(AHP)等方法, 研究全球海洋潜水旅游目的地的分布特征及其自然影响因素. 结果显示: (1)全球海洋潜水旅游目的地的分布数量由低纬向高纬递减; 洲际分布呈现高度集中, 主要聚集区是东亚与东南亚、地中海-红海以及加勒比海沿岸, 太平洋、印度洋与大西洋为散点分布. (2)影响海洋潜水旅游目的地的自然因素主要为海洋地形、海水温度、陆地气温、洋流、潮汐、海水能见度、珊瑚礁等, 相关因素影响程度与广度因海域呈现地域综合导控, 使得海洋潜水旅游目的地主要聚集在热带海域等地.     

水下无线光传输系统中Fresnel透镜的聚光性能研究

基于大口径、短焦距Fresnel透镜作为水下无线光传输(UWOT)系统中天线的应用需求,搭建了一套用于测量Fresnel透镜聚光性能的实验装置。采用450 nm和532 nm激光作为测试光源,获得了通光口径为75 mm、焦距为25 mm的Fresnel透镜聚光性能与透镜表面、激光波长、入射角之间的关系曲线,测量了激光入射角对450 nm和532 nm激光聚焦光斑的影响。实验结果表明:在相同的实验条件下,激光通过Fresnel透镜锯齿面的聚光效率要比平滑面高10%～15%;Fresnel透镜对532 nm激光的聚光效率要比450 nm激光高5.4%。随着激光入射角的增加,Fresnel透镜的聚光效率逐渐降低,入射角为0°时的聚光效率比±30°大25%以上。当激光入射角为5°时,450 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变;当激光入射角增加至15°时,532 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变。     

船舶与海洋平台结构冰载荷的高性能扩展多面体离散元方法

船舶与海洋平台结构的冰载荷是寒区海洋工程结构物设计中的关键参数,而离散元方法是有效计算结构冰载荷的重要手段. 本文采用基于闵可夫斯基和原理的扩展多面体离散元方法模拟船舶与海洋平台结构的相互作用过程. 其中,构造扩展多面体的近似包络函数并建立了基于优化模型的快速接触搜索算法;考虑单元间粘结作用的刚度软化过程建标识码元间的粘结-破碎模型. 同时,发展了 CPU-GPU 协同异构环境下的高性能并行算法. 为分析海冰与海洋结构作用中的冰载荷,采用ISO标准验证了扩展多面体离散元分析结构冰载荷的准确性. 采用离散元方法计算了船舶结构的冰载荷,研究了船舶结构表明的线载荷分布特点,并采用船舶结构冰阻力经验公式验证了计算结果的合理性. 采用离散元方法计算了平整冰区与多桩腿平台结构的相互作用,分析各桩腿上的冰载荷特点. 针对碎冰区的海冰管理过程,采用离散元方法分析了船舶结构绕行过程中的船舶和海洋平台结构冰载荷. 本文方法可有效应用于海洋结构冰载荷分析,能为极地船舶与海洋平台结构的设计和安全运行提供科学的分析手段.      

静止轨道高光谱海洋水色仪光学系统设计

设计了由超大口径前置望远系统和超大视场光谱仪组成的超大口径高光谱海洋水色仪.前置望远系统采用同轴三反光学系统结构,口径为4 m,视场为0.64°,焦距为21.6 m,波段范围为400~1 000nm.超大视场光谱仪采用改进的Offner结构,视场为240mm,光谱分辨率为10nm.探测器像元尺寸为15μm×15μm,4片探测器交错拼接实现400km幅宽.超大视场光谱仪在400~1 000nm的宽波段内,点列图半径的均方根值均小于3.9μm,静止轨道高光谱海洋水色仪全系统不同波长的MTF在33.3lp/mm处大于0.52,各项指标均满足应用要求.     

海洋立管涡激损伤分析的虚拟激励法概述

立管是连接海底钻井和海上平台的重要系统.涡激振动是造成立管疲劳损伤的主要因素.受海流的随机作用,立管涡激振动表现出不确定性,对这种随机振动进行快速有效地分析,对于立管的工程设计具有非常重要的意义.考虑随机激励作用,要比确定性激励困难得多,虚拟激励法对于克服这种困难具有很好的效果.近年来,应用虚拟激励法分析立管的涡激损伤问题,取得一些成果,该文对此作一概略的叙述.     

大气运动非线性稳定性研究中的能量-Casimir方法

介绍使用能量－Ｃａｓｉｍｉｒ方法（Ａｒｎｏｌ＇ｄ方法）研究大气与海洋运动非线性稳定性所取得的若干新进展，建立了适用于有限振幅、任意空间结构扰动的非线性稳定性判据．用初始状态给出了扰动场在任意时刻的上界与下界估计，提供了关于扰动变化性态的有关信息．对该领域理论研究与应用的深化与发展问题也作了讨论．     

复模态理论在近海平台中的应用

运用复模态理论对考虑海洋平台结构与流体相互作用而引起的非经典阻尼问题进行了理论分析。水中耦合阻尼矩阵运用复模态解法，可以不必近似对角化。推导了随机波浪荷载作用下结构各种反应的能量谱密度函数及结构反应的统计特性，得到了结构反应的均方差和峰值的表达式。针对某典型平台在随机波浪荷载作用下动力反应用复模态法进行了计算并与运用实模态方法多重叠代方法的结果进行了比较。     

随机海浪三维水动阻尼力的线性化和数值研究

本文在计算水动阻尼力的公式中,考虑各方向运动分量之间的耦合,采用速度向量模的概念,在此基础上推导出线性化等效流体阻尼矩阵的积分表达式.本文给出平面结构情况下单元体(杆件)取不同方向时等效流体阻尼系数的数值结果.分析和算例的数值结果都表明,等效流体阻尼系数与结构杆件在空间中的方位有关,与各方向运动分量之间的耦合有关.本文给出的公式能正确地反映这些现象.     

水下高光谱衰减测量的不确定度分析

研究了水下高光谱衰减测量仪(ACS)的不确定度。通过不同粒径的标准颗粒(2,5,10,20μm)的米氏散射理论计算值与紫外-可见分光光度计(PE35)的实测值对比,得出:PE35的衰减测量误差最大不超过8%。针对我国高浑浊水体环境,利用ACS与PE35对我国东海浑浊海水样品进行衰减同步测量,结果表明:ACS在浑浊水体下的测量结果被低估,其不确定度与波长呈负相关;水体的浊度对ACS衰减测量的不确定度影响较大,且呈正相关,在低浊度水体下ACS(10 cm)的测量值被低估17.2%~19.04%,ACS(25 cm)的测量值被低估7.84%~15.36%,在高浊度水体下ACS(10 cm)的低估则增至26.4%~28.24%。     

面向海洋环境监测的数据可视化控件设计

海洋环境监测对我国海洋经济的发展具有重要促进作用;针对当前海洋监测独有的数据可视化需求及软件复用度不高问题,提出一种基于ActiveX技术的数据可视化控件,在建立坐标映射模型基础上实现对多区域、异构海洋环境数据的标量场及矢量场展示,并提供鼠标漫游、图像放大、图像移动等丰富的界面交互手段;在实际应用中通过配置控件接口及属性便可将其复用在各类海洋监测系统中;实践表明该控件的引入满足了海洋环境监测需求,有效降低了海洋监测软件系统中数据可视化开发的复杂性。