用COARE算法测试4种最新海面空气动力粗糙度方案

采用美国国家浮标站(44008)2003年1～3月的资料,通过COARE算法(版本2.6b),比较了4种最新海面空气动力粗糙度长度的参数化方案.通过对摩擦速度、曳力系数及风应力等物理因子的计算,认为YT96和GW03 方案是一致的,TY01方案次之,而O02方案过高估计了u*和Cd.在不考虑海浪时,推荐使用YT96, TY01和GW03方案,考虑海浪时推荐使用GW03和TY01方案.另外TY01和GW03方案在处理幼波时存在不连续的缺点.研究结果对于理论分析和数值计算,如何正确使用上述4种海面空气动力粗糙度参数化方案,可提供参考价值.     

荒漠戈壁下垫面地表湍流通量参数化的研究

通过对“我国西北干旱区陆-气相互作用试验”强化观测期(IOP)在甘肃敦煌取得的资料合理筛选以后,探讨了荒漠戈壁地表湍流通量参数化的问题。首先,分析了Monin-Obukhov相似函数的特征,并拟合出经验公式。结果表明,风速和温度相似性函数随稳定度参数的变化曲线与典型经验曲线差异较小,并且在经验曲线分布范围以内,但中性时的值有所不同。同时,还用该资料给出了动量和标量粗糙度(感热和水汽粗糙度)长度的平均值及其标量粗糙度随摩擦速度的变化关系。发现标量粗糙度的平均值大约比动量粗糙度小一个量级,并且随摩擦速度的增大而减小,但明显比理论预测值要大。     

夏季风影响过渡区的动力学粗糙度的特征分析

利用北方协同观测试验中夏季风影响过渡区榆中站、定西站和兴隆山站观测资料,分别代表草地、农田、混合型下垫面,采用通量廓线方法计算了各下垫面的粗糙度,分析了下垫面动力学粗糙度随风向、风速、摩擦速度和热力稳定度的变化特征及其与风速、热力稳定度的参数化关系.结果表明,动力学粗糙度随风向有明显的变化,因风向区间通量的不同而不同;动力学粗糙度与风速整体呈负相关,且在不同站点存在显著差异,在草地和混合型下垫面的相关性较好,而在农田下垫面相关性较差.动力学粗糙度与摩擦速度的关系相对较为复杂,在小摩擦速度区间随摩擦速度递增而递增,在大摩擦速度区间随摩擦速度的递增而递减.大气稳定时,粗糙度随热力稳定度呈显著负相关,大气活跃时,粗糙度随热力稳定度呈正相关.     

考虑摩擦时水平井钻柱的稳定性分析

分析摩擦对水平井钻柱稳定性的影响对于水平钻井作业的顺利进行是非常重要的．本文首先根据钻柱在水平井眼中的变形几何方程和静力平衡方程导出了钻柱的屈曲方程．通过线性化方程的小参数摄动解，讨论了不同边界条件下钻柱在水平并眼中的临界失稳载荷．绘制了不同摩擦系数（ｖ）下，无因次临界载荷（βｏｍ）与无因次长度（αＬ）之间的关系曲线；以及无因次钻压βＬ与临界无因次长度αＬＣ之间的关系曲线．本文的结果和有关的曲线可为水平井钻柱的稳定性计算和设计提供理论基础．     

自然海况下波浪特性的初步研究

通过分析大量的海外浮标观测资料，发现波龄和无因次波高之间存在着非常好的相关性，自然海况下的波浪场满足3/5指数律，其波龄可达到几十，远远超过风浪波龄的上限1.4，说明波浪组成波之间波-波共振非线性相互作用是波浪内部结构的主要调节机制，使波高和周期之间具有很好的相关性。     

六旋翼无人机测风系统实测海岛地区风剖面

研制了搭载超声风速仪的六旋翼无人机测风系统,对热带海岛地区近海岸、农业温室基地以及密集建筑群等典型地貌开展风场实测. 结果表明：地面粗糙度指数、摩擦速度和地面粗糙度长度均随场地粗糙度增大而提高. 近海岸风剖面可采用指数律或对数律模型,与我国规范A类、欧洲规范Ⅰ类地貌值均吻合较好,湍流强度明显小于现有规范值;温室基地风剖面符合指数律模型,风剖面和湍流强度与日本规范Ⅲ类地貌值吻合较好;密集建筑群风剖面符合指数律模型,且与美国规范B类地貌值吻合较好,湍流强度与日本规范Ⅳ类地貌值吻合较好. 该研究验证了无人机测风的可靠性,为海岛地区工程结构的抗风设计奠定基础,也为复杂地貌的风场观测、风环境评估与风能资源利用提供了新方法.     

基于船舶运动的微波多普勒海面回波模拟与分析

根据船载雷达探测海面时的工作特点,深入研究走航状态下微波段电磁波与海表面的作用机理.根据线性波浪理论和船舶运动规律,建立了基于时变海面的船舶运动模型,并通过与实测数据对比验证了模型的有效性.采用小斜率近似法计算海面的电磁散射,仿真得到走航状态下微波段海面散射回波,并分析了不同船舶运动方式对回波多普勒谱的影响.通过采用空间海浪反演算法验证仿真结果,证明了回波模拟算法的正确性.结果表明船舶运动导致回波统计特征发生明显变化,该结论为船载平台下海面后向散射回波研究与海浪反演算法改进提供了先验信息与理论模型.     

平面摩擦副表面脉冲电流电解磨削试验研究

为了提高剃须刀摩擦副的刀网内平面电解磨削加工质量,采用流场数值分析对3种不同结构的磨头进行了流速分布均匀性研究,并对流场数值分析进行了试验验证.基于数值分析和试验验证,开展了峰值电压、占空比、机械进给速度、电解液温度等参数对粗糙度、平面度影响规律的试验研究.结果表明:采用峰值电压10.5 V、占空比50%、进给速度0.8~0.9 mm/min、电解液温度30~32℃的优选参数组合,粗糙度为0.3~0.6μm,平面度小于10μm,同时刀网内平面加工质量稳定且加工效率高,已经能够满足批量生产的需要.     

基于无人船系统的水下DEM插值模型分析

以无人船在上海潘泾地区的水下实测数据为例,选取五种插值模型,运用交叉验证和图像对比等方法,分析插值模型在不同地形下的适用性与插值特点,并提出一种能够根据测量区域表面粗糙度自动选择插值方法的改进插值流程算法.结果表明,插值模型误差与地表粗糙度呈空间正相关,测区内不同地表粗糙度对应的最优插值模型不同,改进插值流程的算法能够有效提高样本整体插值精度,对水下DEM插值模型的选择具有一定的指导意义.     

TC4钛合金铣削性能分析及多目标参数优化

如何更好对钛合金材料进行切削加工,以及在保证高切削加工效率,高精度与低切削力的基础上,如何对加工参数进行合理选取一直是钛合金切削加工领域中的一大研究热点。为了探究TC4钛合金的铣削性能与铣削参数优化问题,设计了正交铣削试验方案,分析了铣削参数即背吃刀量,侧吃刀量,主轴转速,进给速度对其铣削力与铣削后表面粗糙度的影响规律。将铣削力,表面粗糙度与材料去除率作为优化目标,建立了多目标优化模型,在Pareto算法的基础上,采用了一种简捷的方法对模型进行求解,并通过试验验证了该方法的可行性。结果显示,对铣削力的影响程度中,背吃刀量影响最大,随后是侧吃刀量与主轴转速,进给速度影响程度最小;对表面粗糙度的影响程度中,进给速度影响最大,其次是侧吃刀量与背吃刀量,主轴转速影响程度最小;Pareto算法所得的参数组通过试验验证,与正交试验组相比,各项指标数值均在较优位置。     

基于波数能量谱的海面风向反演算法

为提高应用X波段导航雷达反演海面风向的适用性和精度,针对现有局部梯度法反演海面风向存在无法自动寻找到合适的缩减图像分辨率,导致风向反演结果不稳定的问题,提出基于波数能量谱的海面风向反演算法.首先,应用风场成像特征,将包含风条纹的海面静态特征提取出来;其次,应用二维离散傅里叶变换获得海面静态特征的能量谱;最后,利用风条纹尺度特性,构建波数能量谱带通滤波器,将风条纹能量谱提取出来,从而得到海面风向.通过实验将本文算法、局部梯度法与风向标实测数据比较分析,表明本文算法反演适用性达到99%,反演精度提高了58.97%.     

谈降低船用连续雷达波虚警概率的海杂波抑制手段

为有效解决由海杂波引起船用连续雷达波虚假警概率增大和海杂波抑制算法工程实践应用不易的问题,笔者提出利用双参数删除型CFAR检测算法和统计检测算法的综合二次检测手段,按照相邻帧间目标回波和片状海杂波的相关性特点对帧间杂波进行处理,并通过仿真实验和海上试验来验证检测方法的适用性,最终达到降低船用连续雷达波虚警概率的目的.     

高涡流中燃油喷雾混合的数学模型研究

本文应用紊流射流的积分方法建立了高涡流中燃油喷雾混合的数学模型。针对Cummins模型存在的喷雾混合率计算偏低的问题、借助于对Prasad试验数据的回归分析,提出了一种新的无因次速度和浓度相似分布剖面。利用本模型所作的参数分析表明,模型计算结果与实测数据比较吻合。     

基于DSP异步电机无速度传感器仿真与实验研究

为提升异步电机矢量控制系统的可靠性和减少系统成本,介绍了基于DSP的异步电机无速度传感器控制系统的设计。在异步电机的转子磁场定向矢量控制系统中,为了完成无速度传感器矢量控制,利用基于反电势积分的控制算法对电机的实时转速进行实时估计。通过MATLAB/Simulink仿真研究了反电势积分算法的效果,使用实验室搭建的拖动系统实验平台对算法进行了实验验证。仿真和实验验证了此控制方案具有很好的实际效果。     

高阶Boussinesq型水波方程色散和变浅性能的改进

在无因次水深为6.28条件下,为了优化方程色散参数,将一组高阶Boussinesq型方程的相速度与线性波相速度之间误差平方累计之和最小,而后根据变浅分析确定变浅参数,进一步分析了不同参数对高阶Boussinesq型方程的色散和变浅性能的影响.针对该组高阶Boussinesq型方程,基于非交错网格构建了时间差分格式为混合...     

近海及海上风资源时空特性研究

海洋蕴含的风能资源比陆地更加丰富。由于海上与陆地气象要素的差异,在进行近海及海上风资源评估时,通常需要考虑海上风资源时间特性和空间特性的影响。该文根据某公司海上测风塔和近海测风塔的实际测风资料,研究了海上风资源在时间上的不同分布,重点使用了EM(expectation-maximization)算法,研究传统风资源评估方法几乎不考虑的风速在昼夜表现出的不同分布。同时,基于实测数据,应用机器学习算法,结合Monin-Obukhov相似性理论、参数离散替代方案以及海面空气动力学粗糙度参数化方案,对海上风资源的空间特性进行了分析研究,有效地反映出海洋表面动力学粗糙度变化对于风速垂直变化的影响,弥补了传统切变公式的不足。结果揭示了海上风资源的时空变化规律,为近海及海上风资源评估和海上风电场的前期规划提供了依据。     

应用正交试验法优选电火花成型加工电参数的研究

用正交试验法研究了电火花或型加工中电参数与工件加工速度、表面粗糙度和工具电极损耗比等工艺指标的关系,提出了优选的电参数方案.     

一种新的基于模型的T波定量分析方法

T波的定量分析是T波交替定量分析的基础.针对T波定量分析中面临的T波非对称性、逐搏间动态变化以及动态监护环境下的脉冲噪声干扰问题,从随机系统动态建模与估计理论出发,提出一种新的适用于T波定量分析的心电信号动态模型,建立逐搏T波波形检测与分析的非线性Bayes估计框架,实现强噪声背景下单通道T波的逐搏定量分析,为动态监护环境下基于简单导联的逐搏T波交替信号定量分析奠定理论与技术基础.最后通过实测数据验证了文中算法的有效性.     

考虑随机退化和信息融合的剩余寿命预测方法

针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合产品现场实测性能退化数据与同类产品常规退化试验信息、历史寿命信息的个体剩余寿命预测方法.建立了基于Wiener过程的产品剩余寿命模型;考虑到个体之间的性能退化差异性,假定Wiener过程参数服从随机分布模型,建立了个体现场实测退化数据下分布参数的贝叶斯估计模型,给出了超参数后验估计公式;分别建立了退化数据和寿命数据下的完全似然函数,构建了基于最大期望算法的超参数先验估计模型;通过实例分析验证了所提方法的正确性和优势,结果表明本方法可有效处理个体现场实测退化信息与同类产品先验信息之间的剩余寿命预测问题.     

对流边界层顶部夹卷速度参数化的分析研究

应用 1979年 7月美国CIRCE试验边界层观测资料对两个夹卷速度参数化方案进行了对比验证 ,结果表明 :基于简单夹卷层结构模型的参数化方案we/w =A·Ri- 1 只适用于自由对流边界层 ,当对流边界层中存在较强机械湍流时 ,该方案变得不再适用 ;而基于“侵吞模型”的参数化方案we/w =B·θ /(Γzi)则不仅适用于自由对流边界层 ,对于含有较强机械湍流的对流边界层也能较好地符合 ,因而具有较强的适用性 .当对流边界层受机械湍流和浮力湍流共同驱动时 ,仅以浮力对流速度w 表征混合层垂直湍流速度尺度是不恰当的 ,还应该包含机械湍流的贡献 .对比验证表明 ,这一改进非常有效 ,不仅使物理意义更加合理 ,也使夹卷速度参数化方案与实际大气状况符合得更好