海洋資料浮標(biāo)是一種布放在海洋中獲取海洋信息的重要觀測設(shè)備,作為海洋資料浮標(biāo)的一種,表層漂流浮標(biāo)體積小、重量輕,可對洋流、污染物、溢油、海洋氣象、海水的物化特性及深海剖面層等進行全天候監(jiān)測,對海洋環(huán)境調(diào)查和海洋環(huán)境保護具有重要意義;浮標(biāo)內(nèi)部通常搭載多種測量儀器和通訊設(shè)備,為保證浮標(biāo)內(nèi)部各系統(tǒng)穩(wěn)定連續(xù)運行,延長工作壽命,浮標(biāo)在波浪作用下的運動狀態(tài)及運動幅度尤為關(guān)鍵;因此通過優(yōu)化浮標(biāo)外形和結(jié)構(gòu)參數(shù)提高浮標(biāo)波浪作用下的耐波性對表層漂流浮標(biāo)的研究有著重要意義。根據(jù)表層漂流浮標(biāo)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,基于對表層漂流浮標(biāo)工作環(huán)境、搭載儀器和浮標(biāo)運動的穩(wěn)定性的考慮,對表層漂流浮標(biāo)進行了外形及結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究設(shè)計,為表層漂流浮標(biāo)的理論設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用提供參考。本文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:（1）首先對數(shù)值波浪水槽的波浪傳遞性能做了深入研究,對傳統(tǒng)的采用阻尼消波的純粘流數(shù)值波浪水槽和本文所使用的基于歐拉嵌套勢粘流結(jié)合的新型數(shù)值水槽進行了詳細(xì)的波浪傳遞性能對比分析,并對數(shù)值波浪水槽具體的網(wǎng)格和計算時間步長等設(shè)置參數(shù)進行了嚴(yán)格的收斂性驗證,最終總結(jié)出基于勢粘流結(jié)合的新型數(shù)值水槽建立方式和參數(shù)設(shè)置方法,為數(shù)值波浪水... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．５海洋浮標(biāo)分類??Ｆｉｇ．?１．５?Ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｓｅａ?ｂｕｏｙｓ??

?基于耐波性的小型表層漂流浮標(biāo)的研宄與設(shè)計???ｆ??Ｉ??圖１．６表層漂流浮標(biāo)結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１．６?Ｓｕｒｆａｃｅ?ｄｒｉｆｔｉｎｇ?ｂｕｏｙ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??通常情況下，表層漂流浮標(biāo)都能在無人干涉和海況不佳的情況下長時間對洋流數(shù)??據(jù)、氣象數(shù)據(jù)以及海洋水文信息進行不間斷監(jiān)測；其投放方式可以通過人工投放亦可以??使用機械大批量投放，小型表層漂流浮標(biāo)可進行回收成本評估決定回收與否，配備太陽??能充電板的表層漂流浮標(biāo)可長期連續(xù)的海上工作，在此期間可以獲得大量海洋數(shù)據(jù)，較??小的體積更不易被發(fā)現(xiàn)和破壞，所以在短時間內(nèi)獲得了廣泛應(yīng)用［１９－２１】。??１．３．２國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢??表層漂流浮標(biāo)技術(shù)的開端可以追溯到上個世紀(jì)４０年直到富蘭克林在海上目測??到漂流物的出現(xiàn)表層漂流浮標(biāo)的概念才第一次被提出，起初的漂流浮標(biāo)僅僅是最簡單的??隨流漂流器；到了?５０年代，中性表層漂流浮標(biāo)出現(xiàn)，其利用浮標(biāo)的連續(xù)上浮和下潛進??行表層流的觀測；由于看到了表層漂流浮標(biāo)的光明前景，６０年代初期，以美國為代表??的西方以及蘇聯(lián)等國家加大力度對表層漂流浮標(biāo)進行進一步研發(fā)；直到６０年代末７０年??代初，由于石油產(chǎn)業(yè)的需要，表層漂流浮標(biāo)作為主要觀測儀器得到了快速發(fā)展；在此期??間，Ｃｒｅａｓｅ?（１９６２）和Ｓｗａｌｌｏｗ?（１９７１）對空間尺度為５０ｋｍ的中尺度進行了擾動觀測，??當(dāng)時使用了?８０個表層漂流浮標(biāo)；到了?７０年代末期，由于計算機技術(shù)以及衛(wèi)星通訊技術(shù)??的質(zhì)變發(fā)展，表層漂流浮標(biāo)也進入了蓬勃發(fā)展時期，１９７８年全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由西方??國家建成，表層漂流浮標(biāo)得以在全球海域的海洋數(shù)據(jù)調(diào)查發(fā)揮巨大作用；９０年代表層??漂

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文????進行離散，從而得到每個網(wǎng)格節(jié)點的差分方程；有限體積法在計算流體力學(xué)中最為常見，??其對網(wǎng)格依賴孝邊界處理相對簡單，物理意義更加明確ｍ－５１］。有限元方法是建立在將??空間分解成一系列小區(qū)域的基礎(chǔ)上，即我們所說的網(wǎng)格劃分。??廣網(wǎng)格節(jié)點?????■■?一＿??？?他幾—??網(wǎng)格單夫胃??圖２．１六面體網(wǎng)格三維示意圖?圖２．２六面體網(wǎng)格二維示意圖??Ｆｉｇ．?２．１?３Ｄ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｒｉｍ?ｍｅｓｈ?Ｆｉｇ．?２．２?２Ｄ?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｔｒｉｍ?ｍｅｓｈ??本文所選取的網(wǎng)格形式為六面切割體網(wǎng)格，每個網(wǎng)格單元都會相鄰著八個網(wǎng)格單??元，其與控制體之間的位置關(guān)系示意圖如圖２．１所示；圖２．２所示為二維示意圖，其以??網(wǎng)格單元格心為中心點與周圍控制體網(wǎng)格每個面有四個控制體，共二十四個控制體。??為了進一步提高仿真的準(zhǔn)確性，選用二階差分格式，對于每一個控制體，當(dāng)其無限??小時我們認(rèn)為其內(nèi)部流動參數(shù)基本保持不變，此時的Ｎ－Ｓ方程如２．１３所示：??ｆ?＼??ｉ?ＱＭｄｖ?（２１３）??ＵＬ?ｖ?＾?？??將式２．１３等號右邊通量項進行離散得到式２．１４－２．１５：??Ｕ?Ｆ（Ｑ）?■ｎｄＳ?＝?Ｙ４?Ｆ（Ｑｉｊｋ?）？?ｎｉｊｋＡＳｉｊｋ?（２．１４）??＝ＺＦｖｆｅＪ－％Ａ＾?（２．ｉ５）??式中：為控制體的守恒同量的平均值；Ｆ（０為對流通量；Ｆｖ（０為粘性通量；??為無粘性通量；表示粘性通量；和分別表示控制體表面的單位矢??量與面積。??這樣就將非線性偏微分方程轉(zhuǎn)化為一階常微分方程；由于是非定長仿真，所以本文??

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3228674