复杂海况下风力发电机建模与动态特性仿真分析

考虑到海上风力发电机可能会受到冰载荷的影响,将随机冰力函数模型添加到风力发电机模型中,利用莫里森方程模拟海浪作用,建立复杂海况下多体动力学联合仿真模型,进行多场耦合作用下的风力机动力学特性分析,以此评估风力机系统在复杂工况下的运行风险。结果表明:风力机塔顶位移的波动主要受风载的影响;波浪、海冰对塔基载荷性能影响较大,会使塔筒产生持续振动并引发疲劳破坏,风冰联合作用时振动更为剧烈;由于海冰的持续撞击作用会使塔基载荷普遍大于无海冰作用情形,因此,针对海冰工况下风力发电机的设计要有所修正及完善。     

极地海冰声波导建模综述

全球性气候变暖的持续使极地科学成为国际科研热点.极地声学技术研究在近年国内学者的努力下取得了长足进展,但在基础理论研究方面还有很多需要攻坚的难题.极地冰声传播受弹性波导影响严重,特殊的材料物理特性、复杂的边界条件以及极端恶劣的环境均给相关研究推进带来挑战.针对冰声波导模型精细化构建难题,本文从海冰物理特性概述、冰声传播理论模型构建、冰声传播特征方程数值求解以及冰声参数评估与选取四个方向出发,回顾并梳理了极地海冰声波导建模关键技术的发展历程与研究现状,分析了国内外冰声传播研究进展,讨论并展望了冰声波导建模技术的未来研究重点以及其在极地开发中的应用潜力,以期为后续极地声学理论与应用研究的开展提供有益参考.     

极区（卫星）遥感—第1卷：大气与海洋

本书两位作者均为博士和极区考察能手，前者曾经历三次南极和二次北极考查，后者经历九次南极和三次北极海冰研究。本书第一卷集中于大气层和海冰，第二卷将涉及海洋学的物理和生物两个方面。本书集中报道极区卫星遥感测量及其地球物理成果，与全球气候变化及生态变化密切相关。     

DUT-1非冻结合成模型冰物模技术及应用

基于渤海海水的物理和力学特性、海冰物理模型试验的相似理论以及国际上已有模型冰的经验,较成功地研制出一种用于模拟我国渤海海冰的非冻结可破碎功能材料－－DUT－1模型冰。该模型冰采用聚丙烯粉、水泥、塑料微珠等材料,加入一定量的水、由特制的搅拌机搅拌均匀倒入模具后成型制成。利用DUT－1模型冰材料,在实验室常温波流水槽中进行了冰排在波浪作用下的断裂、冰排对直桩及锥体结构物结构作用的物理模型试验。通过对试验现象的观察,对实验结果的综合分析、对相关理论及经验公式计算结果的比较,证明DUT－1非冻结合成模型冰材料物模实验技术有较好可靠性。     

斜面结构物上冰作用力三维理论实验检验

回顾了国际上现行斜面结构物上冰作用力三维理论模型,即Frederking和Frederking-Timco 模型. 详细阐明浅水条件下45°、60°、75°斜墙上冰作用力模型实验装置、安排、实测水 平方向最大峰值冰力与计算冰力的比较和分析. 依此证明该理论模型对浅水区不同倾角结构 物是适用的.     

广义双剪粘弹塑性本构模型在渤海海冰动力学中的应用

在连续介质力学基础上建立了一个广义双剪粘弹塑性海冰动力学本构模型。该模型在海冰屈服前采用Kelvin-Vogit粘弹性模型,考虑中间主应力和静水压力对海冰屈服的影响选用广义双剪应力屈服准则作为海冰屈服判据,屈服后采用相关联的正则流动法则。采用该本构模型对渤海海冰动力过程进行了48小时数值模拟,讨论了辽东湾海冰的厚度、密集度、冰速和主应力的分布规律,其中海冰厚度分布与卫星遥感资料符合良好,从而有效地验证了该广义双剪粘弹塑性本构模型在海冰动力学中的可靠性。     

新型破冰结构破冰和保护能力试验研究

为降低大面积冰排对滩海区海上结构物的作用力,设计了一种新型破冰结构.利用破冰结构使大面积冰排发生弯曲破坏变成面积较小的破碎冰块,降低破冰结构后方被保护结构物上的冰力.以圆柱桩为例,通过试验对比冰排对圆柱桩挤压力以及破碎后的冰块对圆柱桩撞击力,检验破冰结构对圆柱桩的保护能力.另外,为检验破冰结构的稳定性,测试了冰排对破冰...     

近岸堆积冰形成过程的原型调查

为获取辽东湾近岸堆积冰特征,利用CCD监测、数码照相和GPS定位等现代技术,通过现场定点连续监视和堆积冰外边缘线踏勘,以及堆积冰外边缘断面的等距离正面照相,获得辽东湾堆积冰边缘流冰运动速度、方向和密集度等参数.统计分析了流冰运动参数与当地潮位、潮流变化的关系,以及堆积冰宽度、边缘断面、高度和起伏角度等几何特征参数.结果表明:堆积冰的形成与平行海岸的潮流速度关系不大,而与流冰厚度、湖位、风速风向有很大关系;堆积冰边缘的流冰运动速度、密集度和潮位直接相关;堆积冰的最大外边缘线不超过零米等水深线;堆积冰高度一般小于2 m,最大为2.8 m;堆积断面起伏的平均切角为22°.     

渤海海冰演化的三维数值模型

基于非结构化网格、有限体积三维海洋模型FVCOM建立了海洋-海冰耦合的渤海海冰数值模拟系统.模型中考虑了海冰动力过程和海冰热力过程,讨论了适合渤海的冰厚度分类规则、临界冰厚、短波辐射在冰内的透射率以及冰的热传输系数的合理取值.利用美国国家环境预报中心(NCEP)一小时一次的再分析气象数据作为驱动对2003—2004年冬季渤海海冰过程进行了模拟.模拟的渤海温盐计算值与实测值吻合较好,模拟的渤海冰盖分布与同期卫星遥感结果接近,模拟的辽东湾初冰日、终冰日的海冰面积、海冰厚度及其最大值和最大值对应的时刻与实测值基本一致.模拟与实测结果对比表明,建立的三维海冰数值模型能比较合理地反映渤海动力过程、气象条件影响下的温盐场过程以及渤海海冰的生消演化过程,具有较高的计算精度和计算效率,适合用于渤海海冰中长期数值模拟.     

海冰在波浪中纵向运动的试验研究

为了研究海冰与波浪的相互作用,以单块非冻结模型冰为基础,通过试验研究了独立海冰的纵向运动,并与斯托克斯漂移进行对比.结果显示:海冰的纵向运动包括纵向平移运动和纵摇运动,平移运动可以分解成纵向的漂移运动及纯粹的纵荡运动;海冰的厚度、波长及波陡都会在一定程度上影响海冰的纵向运动.通过计算发现斯托克斯漂移与试验测量值随波陡的变化规律是一致的.