中尺度渦是普遍存在于世界各個海域的一種海洋現(xiàn)象,具有長期、封閉環(huán)流的特點,通常典型的空間尺度可以達到幾十至幾百千米,生命周期為幾天到上百天,是海洋環(huán)境的重要組成部分,對海洋物理、化學、生物等有著多方面的影響,因此具有重要的研究意義,也一直是海洋研究的熱點問題。利用潛標系統(tǒng)、衛(wèi)星高度計、浮標等觀測平臺對中尺度渦的觀測存在一定的局限性,且對于中尺度渦的觀測也不夠完善。水下滑翔機是20世紀末投入應用的一種自主式水下無人觀測平臺,具有工作時間長、航行距離遠、低噪聲、小巧、易于布放回收等優(yōu)點,可攜帶不同的傳感器進行海洋水文參數(shù)觀測。因此,本文提出了利用水下滑翔機對中尺度渦進行觀測,研究成果對于完善中尺度渦觀測提供了新思路,同時,對于拓展水下滑翔機在中尺度渦觀測中的應用提供理論指導。本文根據(jù)現(xiàn)有的中尺度渦觀測、研究成果,分析了中尺度渦的時空特征、溫鹽特征以及流場特征,以此為基礎(chǔ)設(shè)計了滑翔機對中尺度渦的周向觀測與徑向觀測兩種觀測策略。通過CFD數(shù)值模擬,利用動網(wǎng)格方法和6-DOF模型,分別計算水下滑翔機在周向觀測與徑向觀測過程中海流的影響下的六自由度空間運動,分析了水下滑翔機的運動特性。沿著中尺度渦... 

【文章來源】：天津大學天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
字母注釋表
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 傳統(tǒng)中尺度渦觀測平臺研究現(xiàn)狀
        1.2.1 海洋調(diào)查船
        1.2.2 潛標系統(tǒng)
        1.2.3 衛(wèi)星高度計
        1.2.4 浮標
    1.3 水下滑翔機觀測中尺度渦的現(xiàn)狀
    1.4 研究目的與意義
    1.5 主要研究內(nèi)容
第二章 中尺度渦特征及觀測策略
    2.1 引言
    2.2 傳統(tǒng)中尺度渦觀測方法
    2.3 中尺度渦的特征
        2.3.1 中尺度渦時空特征
        2.3.2 中尺度渦溫鹽特征
        2.3.3 中尺度渦流場特征
    2.4 水下滑翔機的觀測策略
        2.4.1 中尺度渦周向觀測
        2.4.2 中尺度渦徑向觀測
    2.5 觀測區(qū)域的確定
    2.6 觀測策略對水下滑翔機的要求
    2.7 本章小結(jié)
第三章 周向觀測策略可行性分析
    3.1 引言
    3.2 6-DOF運動仿真基本原理
        3.2.1 6-DOF仿真用動力學模型
        3.2.2 動網(wǎng)格技術(shù)
        3.2.3 UDF函數(shù)
    3.3 水下滑翔機 6-DOF動力學模型
        3.3.1 坐標系的建立與參數(shù)定義
        3.3.2 水下滑翔機受力分析
    3.4 水下滑翔機 6-DOF運動仿真
        3.4.1 水下滑翔機幾何模型
        3.4.2 計算區(qū)域的選取
        3.4.3 劃分網(wǎng)格與參數(shù)設(shè)置
        3.4.4 邊界條件設(shè)置
        3.4.5 控制方程及湍流模型
        3.4.6 加載UDF函數(shù)
        3.4.7 動網(wǎng)格設(shè)置
        3.4.8 求解方法與參數(shù)設(shè)置
    3.5 計算結(jié)果分析
    3.6 周向觀測策略分析
    3.7 本章小結(jié)
第四章 徑向觀測策略可行性分析
    4.1 引言
    4.2 水下滑翔機運動仿真
    4.3 計算結(jié)果分析
    4.4 滑翔機徑向觀測策略分析
    4.5 海試數(shù)據(jù)驗證
    4.6 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 工作展望
參考文獻
發(fā)表論文和參加科研情況說明
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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[2]中尺度渦[D]. 張正光.中國海洋大學 2014
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碩士論文
[1]水下滑翔機運動建模與滑翔控制研究[D]. 陳力萍.中國海洋大學 2014
[2]北太平洋中尺度渦現(xiàn)象分析[D]. 鄭聰聰.中國科學院研究生院（海洋研究所） 2013
[3]水下滑翔機定常運動分析和試驗研究[D]. 陳進.華中科技大學 2012
[4]溫差能驅(qū)動水下滑翔機性能的研究[D]. 倪園芳.上海交通大學 2008



本文編號：3594877