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.     

风浪因素对海洋波导雷达回波作用机理的研究

采用文氏谱模型描述近海海洋动力环境海面的粗糙特征, 并运用海浪谱理论得到风速和均方根高度偏差的关系. 进而应用修正的离散混合傅里叶变换方法和改进的雷达散射系数模型分别计算了电磁波传输损耗和雷达散射系数. 在此基础上, 通过数值计算分析了风浪因素对海洋波导环境雷达回波功率值的影响. 结果表明, 风浪因素对不同观测高度处的传输损耗的影响均不大; 风浪因素对雷达回波功率有显著影响, 并且相对于传输损耗, 雷达散射系数项受风浪因素影响较大因而导致较大的雷达回波功率的变化.     

西北太平洋海浪数值模拟

以QSCAT／NCEP全年的风场资料为驱动风场,用第三代深海波浪模型WAVEWATCH Ⅲ（WW3）建立波浪后报数值模式,进行西北太平洋海域波浪的数值模拟,旨在得到比传统的波浪统计方法更为精确的时空网格上长时序的波浪场,以便做出更可靠的波浪要素的统计分析．经对比QSCAT／NCEP风场资料与船测的风速资料、水下地形资料（由上海海图出版社出版的最新海图经数字化转化而成）和海浪有效波高计算值与船舶实测值（相关系数在0．9以上）,从三个方面验证了计算结果的精确性．此外,建立了集分析数据和图像输出一体化的后处理系统．根据计算所得的西北太平洋全年的波浪要素值,对此海域的全年海浪的时间和空间分布特征进行分析,进行了综合评价．计算结果和统计数据可以直接应用于科学试验、船舶与海洋工程．     

三维动画技术在海态雷达演示系统中的应用

根据三维动画的制作原理，提出了三维动画技术在海态雷达演示系统应用中的方法和途径，通过对海态雷达演示系统片头制作的分析和海流、海浪场演示的技术实现做了初步的探讨，并对提高3DS的运行效率进行了分析．     

基于CMAC和PID复合控制的电动伺服加载算法研究

针对直升机在海上执行搜救、探测任务时,海浪噪声会干扰高度信息的测量,引起直升机高度波动的问题,提出一种有效的用于处理海浪噪声的卡尔曼滤波方案。通过建立海浪模型,分析无线电高度表和垂直加速度计测量信号的特点,给出了融合两种高度传感器信息的海浪滤波算法,并应用于直升机高度控制系统进行检验。仿真结果表明,根据海况调整滤波器参数,用所提出的算法可以有效滤除海浪噪声,给出满意的高度信息。将此滤波方案应用于直升机高度控制系统,可以明显改善飞机高度的稳定效果。     

海浪能量的外观分布

本文明确提出了海浪能量外观分布的概念,并将其简称为“外频谱”以便区别于通常的海浪频谱。文中依据作者先前提出的海浪波高与周期的联合分布,从理论上首次导出了外频谱的一种三参量Cauchy型解析分布形式,并简要讨论了外频谱与通常海浪频谱之间存在某种相似性的力学根据。鉴于Bretschneider谱一直被视为通常的海浪频谱而在工程中广泛应用,文中还考虑了将Cauchy型外频谱作为通常海浪频谱使用的可能性与优越性     

非线性海浪的波面高度概率分布及其物理解释

依据非线性随机海浪模型,通过直接求矩的方法,在三阶近似下导出了一种普遍适用的海浪波面高度统计分布,并解释了它的物理含意。对于深水,且仅考虑两类最简单的波-波相互作用,则此分布在精确至H_6的意义下蜕化为Longuet-Higgins给出的Gram-Charlier级数。     

水下激光通信上行传输特性研究

采用谱分析的方法,建立三维随机海浪的模型;根据大气折射率高度模型,对变折射率大气进行分层。在理论上分析激光通过随机起伏的海面和折射率不均匀分布的大气后,到达卫星接收机平面时形成的光斑的形状、位置和大小。仿真结果表明,海面随机起伏对上行光传输的影响取决于发射光束覆盖的海面区域,即海面光斑的尺寸与海浪波长的相对关系。当海面光斑的尺寸相对很大或很小时,对上行光传输的影响可忽略;在其它情况下通过适当调整发射光束的宽度可以提高通信的质量和稳定性。     

高风速下海洋飞沫水滴对拖曳系数的影响

海面飞沫水滴改变着海气动量通量的分布, 从而在相当程度上影响着海面拖曳系数. 为了能够精确估计海面飞沫水滴对海面拖曳系数的影响, 推导出新的依赖于风速和海浪状态的海洋飞沫生成函数, 将该飞沫生成函数用在改进的飞沫动量通量计算公式中进行飞沫动量通量的计算, 发现本文提出的飞沫动量通量计算公式对海浪状态具有较强的敏感性, 能够清晰地表达海浪状态对飞沫动量通量的影响. 海面总动量通量包含飞沫动量通量和海气界面动量通量, 基于此理论, 得到高风速下受飞沫水滴影响的海面拖曳系数关系式, 从关系式的理论值可知, 在高风速下, 海面拖曳系数开始衰减, 说明高风速下海面飞沫水滴能够抑制拖曳系数值的增加. 将理论结果与实验室和外海测量值进行对比, 发现海面拖曳系数的理论值变化范围覆盖了测量值, 同时将该海面拖曳系数代入海浪模式进行台风浪模拟, 发现海浪模式能够较好地模拟出有效波高, 说明本文提出的新的海面拖曳系数公式能够合理地用在高风速条件下.     

漏斗形双通道与浮标集成式近海海浪发电机

设计完成了一套用于近海海浪发电的装置,通过漏斗形双通道实现水流双向持续不间断地对发电机做功,充分利用冲击和回流两种浪的能量。装置借助于漏斗形进水口使水流集中冲击叶轮快速转动,并在通道允许空间内最大化集成浮标发电装置,实现了能在有限空间内将海浪所蕴藏的动能和势能最大化地转变为电能,得出了一个具有高可行性的方案和最优化高效率的近海海浪发电装置。相关计算表明,本装置的能量转换效率可达11.7%。