本文選題：潛標(biāo)平臺 + 湍流�。� 參考：《中國海洋大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：湍流觀測一直是研究海洋湍流的重要手段,湍流觀測的研究成果不斷幫助人們提高對湍流的認(rèn)識,其中湍流觀測技術(shù)問題一直是海洋湍流研究領(lǐng)域面對的重大課題。剪切傳感器是湍流觀測技術(shù)中應(yīng)用的主要工具,其具有高靈活度、高空間響應(yīng)能力、高分辨率等優(yōu)點(diǎn),依靠其獲得的湍流觀測數(shù)據(jù)可靠性高,通用性強(qiáng),是各種湍流觀測平臺中必備傳感器。中國海洋大學(xué)自主設(shè)計研發(fā)了基于潛標(biāo)平臺的湍流觀測系統(tǒng),該系統(tǒng)也搭載了剪切傳感器,是一種可以長期定點(diǎn)觀測湍流的新方法。根據(jù)剪切傳感器的檢測原理,湍流觀測系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)必須滿足一定的要求。為了研究海洋湍流的特性,驗(yàn)證湍流觀測系統(tǒng)是否滿足剪切傳感器檢測要求,并檢驗(yàn)該系統(tǒng)的長期應(yīng)用性、可靠性。本文對基于潛標(biāo)平臺的湍流觀測系統(tǒng)在中國南海實(shí)驗(yàn)時所獲得的測量數(shù)據(jù)為研究對象,針對潛標(biāo)平臺的運(yùn)動狀態(tài)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明系統(tǒng)符合湍流觀測的要求;重點(diǎn)研究了在測量湍流信號過程中振動對信號的污染問題；探討了利用湍動能耗散率時間序列建立復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法,對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的度分布特征進(jìn)行了初步研究。首先,從湍流測量原理和湍流觀測要求出發(fā),利用圖形比較法、相關(guān)系數(shù)法對潛標(biāo)平臺的迎流特性、俯仰特性、振動特性進(jìn)行了全面分析。然后,對在測量湍流信號過程中噪聲來源問題進(jìn)行詳細(xì)闡述與分類總結(jié),針對機(jī)械振動噪聲采用增加阻尼材料的方法減振,針對渦致振動噪聲,改進(jìn)了交叉譜去噪算法。最后,根據(jù)湍動能耗散率數(shù)據(jù)的基本特征,提出了湍動能耗散率時間序列建立復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法。通過研究基于潛標(biāo)平臺的湍流觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了該系統(tǒng)在長期定點(diǎn)觀測湍流的可靠性和有效性。論文的主要研究貢獻(xiàn)如下：(1)潛標(biāo)平臺運(yùn)動狀態(tài)的分析研究本文采用圖形比較法,對姿態(tài)傳感器數(shù)據(jù)和海流計數(shù)據(jù)進(jìn)行比對,利用相關(guān)系數(shù)對潛標(biāo)平臺迎流特性、俯仰特性、振動特性三個方面進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)表明,潛標(biāo)平臺的航向角heading與海流流向之差基本保持在180°左右,潛標(biāo)平臺的總體迎流性較好,潛標(biāo)平臺的俯仰角度基本在±10°范圍內(nèi),滿足湍流檢測原理的要求。潛標(biāo)平臺受海洋各種環(huán)境的影響,在Y軸和Z軸方向上的振動強(qiáng)烈。分析結(jié)果驗(yàn)證了基于潛標(biāo)平臺的湍流觀測系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計要求,能夠滿足海洋湍流長期觀測的條件。(2)潛標(biāo)平臺機(jī)械振動與降噪方法研究在海洋環(huán)境中,潛標(biāo)平臺產(chǎn)生噪聲,污染了湍流測量信號。分析了噪聲的來源,總結(jié)出系纜傳遞的振動是主要影響因素。本文針對系纜傳遞的振動噪聲問題,提出了采用水性阻尼材料進(jìn)行減振的方法,對潛標(biāo)平臺的安裝進(jìn)行了改進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn),通過對振動信號在時域和頻域上的分析,表明了使用水性阻尼材料增加阻尼的方法可以明顯減弱由系纜傳遞的振動能量。(3)基于交叉譜理論的消噪算法研究根據(jù)湍流測量信號的數(shù)學(xué)模型及交叉譜理論,本文對原交叉譜去噪算法進(jìn)行改進(jìn),依據(jù)潛標(biāo)平臺振動分析的結(jié)論,使用Y軸和Z軸方向上的二元振動信號進(jìn)行去噪處理,去噪效果有明顯改善,降低了1-2個湍動能耗散率數(shù)量級,提高了湍流測量的精度,對湍流的研究具有重要意義。(4)基于湍動能耗散率時間序列的研究利用統(tǒng)計平均的方法對湍動能耗散率進(jìn)行了統(tǒng)汁處理,結(jié)果表明,湍動能耗散率呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性：在統(tǒng)計圖中,每月出現(xiàn)2次波峰,一次波谷,且在每月陰歷十八都有波峰對應(yīng)。(5)基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的湍動能耗散率研究基于建立復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法,根據(jù)湍動能耗散率數(shù)據(jù)的特征,設(shè)置網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),并改進(jìn)了可視準(zhǔn)則,提出了新的建立有向復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的方法。對復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了節(jié)點(diǎn)度分布的初步分析,冪律指數(shù)是3.5,是無標(biāo)度網(wǎng)絡(luò)。
[Abstract]:Turbulence observation has been an important means to study the ocean turbulence . The research results of turbulence observation have continuously helped people to improve the understanding of turbulence . The shear sensor is the main tool in the field of ocean turbulence research . It has the advantages of high flexibility , high spatial response capability , high resolution and so on . The system also has the advantages of high flexibility , high spatial response capability and high resolution .
In this paper , based on the principle of turbulence measurement and the requirement of turbulence observation , this paper makes a comprehensive analysis of the characteristics of turbulent kinetic energy dissipation rate . ( 4 ) Based on the theory of turbulent kinetic energy dissipation rate time series , the dissipation rate of turbulent kinetic energy is processed by means of statistical average method . The results show that the dissipation rate of turbulent kinetic energy presents a certain regularity .

【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O357.5;O157.5

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4 衛(wèi)闌，

本文編號：1736154