發(fā)布時間：2020-08-24 12:13

【摘要】：海洋湍流混合過程是海洋大、中尺度運動能量向小尺度級串并最終耗散的主要途徑，不僅對動量、質量和物質傳輸具有重要影響，同時還對大、中尺度運動如大洋熱鹽環(huán)流等具有重要調控作用。海洋湍流混合特征量如湍動能耗散率等物理量的定量刻畫，主要通過現場湍流觀測來實現。 為滿足對深海動力過程機制研究和長期連續(xù)海洋湍流混合觀測資料的迫切需求，本文以湍流觀測傳感器設計研制和標定方法研究為基礎，研制了深海海洋湍流混合觀測科學儀器（錨定式湍流觀測儀(MTMI:Moored Turbulence MeasuringInstrument)）和可用于長期連續(xù)觀測的潛標系統(tǒng)，并通過系統(tǒng)實驗，對所研制的儀器和觀測系統(tǒng)進行了科學檢校和驗證，同時，結合外海實驗，初步開展了深海湍流混合過程研究。 本文設計并研制了可用于深海湍流混合長期連續(xù)觀測的錨定式湍流觀測儀，儀器最大工作水深可達4000米。完成了湍流觀測儀的結構設計和電路設計，通過系統(tǒng)實驗測試了儀器的性能，實驗證明湍流觀測儀的自身噪音與進口儀器的自身噪音在同一量級，其性能可以滿足湍流觀測的要求。 提出了海洋湍流測量剪切流傳感器靈敏度標定方法，建立了室內標定系統(tǒng)。設計并研制了剪切流傳感器靈敏度標定的方法和設備，并且對探頭的靈敏度值進行了標定實驗，通過實驗數據分析驗證了標定設備和標定方法的可行性。 同時對湍動能耗散率計算方法進行了總結，詳細闡述了湍動能耗散率的兩種計算方法，并針對潛標觀測系統(tǒng)中由于觀測平臺振動污染剪切信號這一現象，提出了運動補償理論和校正算法，最終通過系統(tǒng)實驗，驗證了該理論方法的可行性。 研制了深海湍流混合長期連續(xù)觀測潛標系統(tǒng)。首先通過淺海比測實驗，驗證了湍流測量儀測量結果的準確性；隨后在南海開展了深海湍流混合長期連續(xù)觀測實驗。潛標系統(tǒng)工作穩(wěn)定并獲取了大量觀測資料，對深海湍流混合過程研究進行了初步探索。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P714
【圖文】：

第一章 緒論介紹大氣和海洋中普遍存在的一種運動，關于它的研究可追溯到十九湍流實驗(Reynolds,1983)，他通過逐步增加水管入口的流速來觀察動形態(tài)，發(fā)現雷諾數 Re(Reynolds number，描述慣性力與粘性力流體的運動狀態(tài)相關。Re =Ud/υ表示平均流速，d 為水管的直徑，υ為流體的運動學粘性系數，對為 10-6m2s-1。實驗研究發(fā)現，當雷諾數大于 1.3×104時，水管內流流轉捩（失穩(wěn)）到無序的“亂流”（現稱之為湍流）如圖 1-1。

大于由分子粘性和分子擴散/熱傳導，以致在研究湍流輸運和混合時常常將分子粘性和混合效應忽略不計。圖1-2 數值模擬分子混合與湍流混合結果比較如上圖 1-2 所示為數值模擬的分子混合和湍流混合結果，初值狀態(tài)是圓盤狀紅色染料放置在白色的背景場。兩種演變情況將會發(fā)生：圖 1-2(b)表示在流體無 2

其豐富的時空結構，在時間上上從柯爾莫戈洛夫粘性耗散微動力學框架下是一高度非線性過程。海洋湍流混合的上述微結實現海洋湍流混合的現場觀測技能耗散率，熱耗散率）是刻化耗散率資料的海洋湍流傳感器流傳感器技術基于熱線/熱膜和速度產生的熱交換率的大小實壓電晶體變形張量來實現湍流的，再經過譜分析，最后給出湍流，海洋湍流測量技術取得較大進頭：早在 1962 年，Grant 等人19]，并在潮汐通道開展了海洋湍，得到湍流熱耗散率。

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 谷磊;劉玉紅;王子龍;王樹新;王延輝;;海洋剪切流傳感器信號采集系統(tǒng)研究[J];傳感技術學報;2009年03期

2 張大濤;王延輝;王樹新;;湍流剖面儀系統(tǒng)動力學分析與實驗研究[J];海洋技術;2006年01期

3 田川;王磊;;剪切流探頭標定方法研究[J];海洋技術;2011年04期

4 宋保維,李福新;回轉體最小阻力外形優(yōu)化設計[J];水動力學研究與進展(A輯);1994年05期

5 谷磊;劉玉紅;王子龍;王玉;;海洋剪切流傳感器結構設計與試驗[J];天津大學學報;2009年08期

相關碩士學位論文 前1條

1 趙威;SD存儲卡的設計和實現[D];上海交通大學;2007年

本文編號：2802445