內(nèi)孤立波是海洋中普遍存在的自然現(xiàn)象,對(duì)海洋生態(tài)和海上建筑都有重要的影響。上世紀(jì)60年代以來(lái),Korteweg-de Vries (KdV)方程已經(jīng)成為內(nèi)孤立波研究最為常用的經(jīng)典理論。基于KdV方程的解,孤立波在豎直平面上反射或者等振幅孤立波相互作用時(shí),在反射點(diǎn)或者相互作用區(qū)域附近可以產(chǎn)生新的孤立波,其最大振幅可達(dá)原孤立波振幅的4倍,并且新生成孤立波波峰線隨時(shí)間增長(zhǎng)。目前,對(duì)于層結(jié)流體中內(nèi)孤立波的反射和相互作用的研究相對(duì)較少,因此本文中首先就該問(wèn)題采用水槽實(shí)驗(yàn)的方法進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)探究。此外,兩層流體假設(shè)下KdV方程是最簡(jiǎn)潔易用的形式,通過(guò)內(nèi)孤立波導(dǎo)致的海水最大水平流速可反演出內(nèi)孤立波的振幅,結(jié)合海水層結(jié)數(shù)據(jù)即可反演其傳播特征,據(jù)此結(jié)合南海北部荔灣區(qū)塊的實(shí)地觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)該海域內(nèi)孤立波傳播特征進(jìn)行了初步分析,并可以為設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的內(nèi)孤立波預(yù)警方法提供參考。本文研究?jī)?nèi)容主要包括兩部分：第一,采用水槽實(shí)驗(yàn)對(duì)兩層流體中內(nèi)孤立波反射和對(duì)稱相互作用進(jìn)行了模擬,并與基于KdV方程解的內(nèi)孤立波傳播速度以及相互作用理論結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),重力塌陷法要優(yōu)于混合重力流沖擊法,前者生成的波形更為對(duì)稱和完整,而且形成時(shí)間較短；層結(jié)和入射波振幅一定的情況下,內(nèi)孤立波的反射或?qū)ΨQ相互作用的類(lèi)型取決于入射角的大小,通過(guò)與臨界角的對(duì)比可以來(lái)判斷反射類(lèi)型,即入射角在小于臨界角時(shí)為馬赫反射,入射角大于或等于臨界角時(shí)為常規(guī)反射,與理論結(jié)果相吻合；馬赫反射的步角要大于理論值,馬赫反射中馬赫峰的成長(zhǎng)速度要大于理論值。此外,水槽實(shí)驗(yàn)中反射區(qū)域的振幅并未出現(xiàn)4倍放大效應(yīng),最大振幅約為入射波振幅的2倍左右；馬赫反射的反射角并非定常值,且較理論值偏大；實(shí)驗(yàn)中內(nèi)孤立波的強(qiáng)非線性可能是造成以上偏差的主要原因。第二,基于KdV方程,結(jié)合南海北部的錨系觀測(cè)數(shù)據(jù)和WOA13數(shù)據(jù)對(duì)南海北部荔灣區(qū)塊的內(nèi)孤立波傳播特征進(jìn)行了分析,實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)共捕獲了五次典型的內(nèi)孤立波過(guò)程,其中四次具有兩套錨系同步觀測(cè)。分析發(fā)現(xiàn)：對(duì)荔灣區(qū)塊一次大振幅內(nèi)孤立波過(guò)程,背景海流對(duì)內(nèi)孤立波傳播速度的影響約為5%,因此對(duì)于該海域內(nèi)孤立波預(yù)警而言背景流的作用不是很大；選取第一模態(tài)最大值對(duì)應(yīng)深度作為上層海水厚度,結(jié)合KdV方程可以對(duì)荔灣區(qū)塊內(nèi)孤立波傳播特征進(jìn)行預(yù)測(cè),且誤差控制在9%以內(nèi),基于此可以通過(guò)監(jiān)測(cè)上層流速的方法進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警：此外還以“海洋石油981”平臺(tái)為例,利用Morison方程等經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)其所受典型內(nèi)孤立波載荷時(shí)歷進(jìn)行了分析,以期對(duì)該區(qū)域作業(yè)的石油平臺(tái)提供安全參考。
【學(xué)位單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類(lèi)】：P731.24
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 內(nèi)孤立波簡(jiǎn)介
    1.2 內(nèi)孤立波反射和相互作用的研究進(jìn)展
    1.3 南海北部?jī)?nèi)孤立波研究進(jìn)展
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
2 Korteweg-de Vries方程簡(jiǎn)介
    2.1 兩層流體假定下KdV方程的解
    2.2 連續(xù)層結(jié)假定下KdV方程的解
3 內(nèi)孤立波反射與相互作用的實(shí)驗(yàn)研究
    3.1 內(nèi)孤立波相互作用分類(lèi)
    3.2 水槽實(shí)驗(yàn)儀器及內(nèi)孤立波生成方法簡(jiǎn)介
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介
        3.2.2 內(nèi)孤立波的生成方法
    3.3 內(nèi)孤立波反射實(shí)驗(yàn)
        3.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        3.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
    3.4 內(nèi)孤立波相互作用實(shí)驗(yàn)
        3.4.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
        3.4.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析
    3.5 本章小結(jié)
4 南海北部?jī)?nèi)孤立波傳播特征研究
    4.1 數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介
        4.1.1 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介
        4.1.2 WOA13數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介
    4.2 內(nèi)孤立波傳播特征獲取
        4.2.1 觀測(cè)站位處浮性頻率剖面計(jì)算方法
        4.2.2 內(nèi)孤立波傳播方向提取方法
        4.2.3 內(nèi)孤立波傳播速度估算方法
        4.2.4 內(nèi)孤立波傳播速度驗(yàn)證
    4.3 內(nèi)孤立波對(duì)“海洋石油981”平臺(tái)的載荷
        4.3.1 內(nèi)孤立波對(duì)“海洋石油981”平臺(tái)的水平載荷估算
        4.3.2 內(nèi)孤立波對(duì)“海洋石油981”平臺(tái)的垂向載荷估算
        4.3.3 內(nèi)孤立波對(duì)“海洋石油981”平臺(tái)的力矩估算
    4.4 本章小結(jié)
5.結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉玉龍;王啟;;南海北部海峽熱輸送特征[J];中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年07期

2 張金標(biāo);南海北部花水母目一新科新屬新種[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);1982年02期

3 楊國(guó)峰,滕成業(yè),鄧創(chuàng)旦;南海北部臺(tái)灣淺灘一帶浮游動(dòng)物數(shù)學(xué)模型的初探[J];生態(tài)學(xué)報(bào);1982年02期

4 仇德忠,楊天鴻,郭忠信;夏季南海北部一支向西流動(dòng)的海流[J];熱帶海洋;1984年04期

5 趙泉鴻,汪品先,張清蘭;南海北部陸架底質(zhì)中介形蟲(chóng)的分布[J];海洋學(xué)報(bào)(中文版);1986年05期

6 林曉能;南海北部偏北大風(fēng)的分析預(yù)報(bào)[J];海洋預(yù)報(bào);1989年02期

7 閻志廣;;南海北部表層沉積物中鈣質(zhì)超微植物及其分布[J];河北地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào);1992年04期

8 吳正,廖秉良,金志敏,馮文科;晚更新世末期南海北部陸架的古地理探討[J];地理學(xué)報(bào);1993年06期

9 李立;南海北部沿岸冬季水位亞潮波動(dòng)特征研究[J];熱帶海洋;1993年03期

10 段威武;南海北部第三系研究新進(jìn)展[J];海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài);1996年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 石慧;蔡旭暉;宋宇;;南海北部海面風(fēng)場(chǎng)和平均海流場(chǎng)模擬[A];中國(guó)科協(xié)2009年海峽兩岸青年科學(xué)家學(xué)術(shù)活動(dòng)月——海上污染防治及應(yīng)急技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

2 汪洋;;南海北部邊緣地殼成分及流變學(xué)非均勻性[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)年刊2002——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十八屆年會(huì)論文集[C];2002年

3 孫珍;周蒂;龐雄;陳長(zhǎng)民;孫龍濤;;南海北部珠江口盆地白云凹陷構(gòu)造演化動(dòng)力學(xué)研究[A];中國(guó)地球物理第二十一屆年會(huì)論文集[C];2005年

4 宋海斌;耿建華;方銀霞;;南海北部天然氣水合物的地震研究[A];第七屆全國(guó)海洋湖沼青年學(xué)者學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2000年

5 萬(wàn)玲;姚伯初;曾維軍;吳能友;;南海北部陸緣巖石圈三維結(jié)構(gòu)特征[A];中國(guó)地球物理.2003——中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第十九屆年會(huì)論文集[C];2003年

6 韋振權(quán);易海;帥慶偉;錢(qián)星;林珍;張莉;;南海北部西沙-雙峰海域構(gòu)造分區(qū)特征研究[A];中國(guó)地球物理2013——第二十八專(zhuān)題論文集[C];2013年

7 吳時(shí)國(guó);董冬冬;袁圣強(qiáng);張功成;;南海北部陸緣深水區(qū)含油氣系統(tǒng)研究[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十三屆年會(huì)論文集[C];2007年

8 宋海斌;吳能友;張健;江為為;郝天珧;;南海北部陸緣白堊紀(jì)中期大陸邊緣體制轉(zhuǎn)變探討[A];中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所二○○三學(xué)術(shù)論文匯編·第四卷(油氣資源)[C];2003年

9 周昌范;張海啟;;我國(guó)南海北部深水區(qū)油氣資源前景展望[A];2006中國(guó)科協(xié)年會(huì)論文集（第13分會(huì)場(chǎng)）[C];2006年

10 丘學(xué)林;;南海北部大陸邊緣的深部地殼結(jié)構(gòu)和構(gòu)造意義[A];中國(guó)地球物理學(xué)會(huì)第二十屆年會(huì)論文集[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 鮑訊;中石油南海北部礦權(quán)區(qū)勘探獲重要成果[N];海南日?qǐng)?bào);2006年

2 記者 鐘敬忠邋通訊員 廖慶玉;瓊粵海事首次南海北部聯(lián)合巡航[N];中國(guó)水運(yùn)報(bào);2008年

3 徐海 李潔尉;南海北部深水區(qū)發(fā)現(xiàn)大氣田[N];中國(guó)海洋報(bào);2006年

4 特約記者 陳惠玲;南海北部深水區(qū)油氣潛力巨大[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2006年

5 梁鋼華;我國(guó)南海北部深水區(qū)油氣勘探潛力巨大[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2011年

6 記者 梁鋼華;南海北部可燃冰資源初步探明[N];人民日?qǐng)?bào)海外版;2008年

7 記者　羅茜 通訊員　徐海;“實(shí)驗(yàn)3”號(hào)船南海北部開(kāi)放航次再度起航[N];中國(guó)海洋報(bào);2006年

8 本報(bào)記者 孫楠;南海北部低壓“搗亂” 南方多地旱象“露臉”[N];中國(guó)氣象報(bào);2010年

9 徐海 李潔尉;珠江沖淡水東擴(kuò)機(jī)理研究取得重要進(jìn)展[N];廣東科技報(bào);2011年

10 記者 梁鋼華;南海北部可燃冰儲(chǔ)量達(dá)185億噸油當(dāng)量[N];新華每日電訊;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李守軍;南海北部多波束海底地貌多尺度分析及其構(gòu)造意義指示[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué);2015年

2 張嶠;南海北部陸緣新生代巖漿活動(dòng)及構(gòu)造意義[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所);2014年

3 高金尉;南海北部大陸邊緣洋陸過(guò)渡帶構(gòu)造研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(海洋研究所);2015年

4 陳蔚芳;南海北部顆粒有機(jī)碳輸出通量、季節(jié)變化及其調(diào)控過(guò)程[D];廈門(mén)大學(xué);2008年

5 孫啟良;南海北部深水盆地流體逸散系統(tǒng)與沉積物變形[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2011年

6 王霄飛;南海北部陸坡東西段新構(gòu)造的異同及對(duì)BSR分布的影響[D];中國(guó)海洋大學(xué);2014年

7 宮響;南海北部次表層葉綠素最大值特征的理論分析及數(shù)值模擬研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2012年

8 吳仕虎;南海北部中生代陸緣海盆地沉積演化過(guò)程[D];成都理工大學(xué);2014年

9 董冬冬;南海北部陸緣深水區(qū)構(gòu)造演化及其資源效應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2008年

10 張善武;基于變系數(shù)KdV-type理論模型的南海北部?jī)?nèi)孤立波傳播演變過(guò)程研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 袁梁英;南海北部營(yíng)養(yǎng)鹽結(jié)構(gòu)特征[D];廈門(mén)大學(xué);2005年

2 任佳宇;東海與南海北部盆地構(gòu)造演化及其對(duì)煤系烴源巖的控制作用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2015年

3 趙衛(wèi);南海北部早期破裂階段沉積記錄研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2011年

4 李友開(kāi);內(nèi)孤立波反射與相互作用實(shí)驗(yàn)及南海北部?jī)?nèi)孤立波傳播特征的初步研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

5 于博;南海北部?jī)?nèi)孤立波能量和水體輸運(yùn)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2015年

6 張曉飛;南海北部海洋霧狀層特征及影響因素研究[D];國(guó)家海洋局第三海洋研究所;2012年

7 喻濤;南海北部表層沉積物不同粒級(jí)組分中有機(jī)質(zhì)的來(lái)源研究[D];廈門(mén)大學(xué);2005年

8 王金寶;南海北部浮游生物中的放射蟲(chóng)分類(lèi)學(xué)和生態(tài)學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2003年

9 張R

本文編號(hào)：2833152