NUMERICAL SIMULATION OF SEA SURFACE DIRECTIONAL WAVE SPECTRA UNDER TYPHOON WIND FORCING
船舶大幅横摇运动的三维数值模拟方法与流程
船舶大幅横摇运动的三维数值模拟方法与流程Numerical simulation of large amplitude rolling motion of ships is a complex and crucial aspect of ship design and navigation. 船舶大幅横摇运动的三维数值模拟是船舶设计和导航中复杂而关键的方面。
It involves predicting the behavior of a ship in extreme conditions, such as heavy seas or sudden changes in weight distribution. 它涉及在极端条件下预测船舶的行为，如大海浪或重心分布的突然变化。
Understanding and accurately simulating these motions is essential for ensuring the safety and stability of ships at sea. 理解并准确模拟这些运动对于确保船舶在海上的安全和稳定至关重要。
One of the primary methods for simulating large amplitude rolling motion of ships is through three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) simulations. 模拟船舶大幅横摇运动的主要方法之一是通过三维计算流体力学(CFD)模拟。
CFD allows engineers and researchers to model the behavior of fluids around a ship in a virtual environment, providing insights into the forces and moments acting on the vessel. CFD允许工程师和研究人员在虚拟环境中模拟船舶周围的流体行为，从而洞察作用在船舶上的力和力矩。
深水海底管道全尺寸压溃试验及数值模拟
深水海底管道全尺寸压溃试验及数值模拟余建星;卞雪航;余杨;杨源;王永更【摘要】To solve the problem of collapse of deepwater pipeline, deepwater pipeline buckling experimental equipment was designed and manufactured with the maximum pressure of 43 Mpa, the total length of 11.5 m and the diameter of 1.6 m. With the equipment, lots of full-scale pipe collapse tests were designed and done. ANSYS software was used to build a 3-dimentional cylindrical shell model for numerical simulation of pipe collapse. The experimental results were compared with the simulation results to study the factors in influencing pipe collapse. The study results show that pipe collapse load significantly increases with the decrease ofthe diameter-thickness ratio of the pipe. Single point defect has little effect on pipe collapse load, but initial ovality defect reduces pipe collapse load.%针对深水海底管道压渍问题,研制了深水海底管道屈曲试验装置,该装置可承受水压43 MPa,全长11.5m,直径1.6m.使用该装置设计并开展了全尺寸管道压溃试验.利用ANSYS软件建立三维圆柱壳模型进行管道压溃数值模拟分析,并将试验结果与数值模拟结果进行对比,来研究径厚比、初始凹坑缺陷、初始椭圆度缺陷等因素对管道压溃的影响.结果表明,管道压溃载荷随着径厚比的增大而显著降低,单个点状凹坑缺陷对于管道压溃载荷影响较小,初始椭圆度缺陷则明显降低了管道的压溃载荷.【期刊名称】《天津大学学报》【年(卷),期】2012(045)002【总页数】6页(P154-159)【关键词】深水管道;管道屈曲;压溃;全尺寸试验;数值模拟【作者】余建星;卞雪航;余杨;杨源;王永更【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学港口与海洋工程教育部、天津市重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学港口与海洋工程教育部、天津市重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学港口与海洋工程教育部、天津市重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学港口与海洋工程教育部、天津市重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学港口与海洋工程教育部、天津市重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TE53用于油气输运的深海管道承受着自重、外部静水压力、管道内外温度差异引起的热膨胀力、覆盖物及海床作用力等诸多载荷．在设计时，选择壁厚较大的管道可以增强其抵抗屈曲的能力，但是会造成管道自重增加，也加大了管道安装维护的技术难度和开支．针对管道抗屈曲设计问题，国内外许多学者对多种敏感性因素影响下的海底管道屈曲进行了研究．Timoshenko等[1]给出了均匀厚度圆形薄壳受外部静水压力作用产生屈曲的平面应变经典解；Kyriakides等[2]分析了管道在弯曲和外部静水压力组合作用下的非弹性屈曲问题；Sakakibara等[3]研究了外压作用下含局部损伤缺陷管道的屈曲行为；Suzuki等[4]则对受轴向压力和弯矩时管道的局部屈曲行为进行了研究．在国内，陈铁云等[5]运用边界层理论，同时考虑非线性前屈曲变形和初始几何缺陷的影响对受轴向压力和侧压的各种材料圆柱曲板的结构稳定性进行了分析．目前，管道屈曲理论研究还处于探索阶段，迫切需要通过试验手段来验证和优化当前的理论．在试验研究方面，国内外很多学者也做出了贡献[6-8]．美国的Kyriakides等[6]进行了外压和弯曲联合作用时管道屈曲试验，试验装置主体是一个充水压力筒，用于模拟海底压力环境．试验段长度为 1.8 m，内部直径 510 mm，承压能力 34.5,MPa．在其内部还有一个管道弯曲加载机构，用于管道弯曲加载，该装置主要用于直径 25～50,mm(1～2,in)，最大长度为 1.041,m的小尺度管件试验．加拿大研制出一款 C-FER深水压力舱[7]，该压力舱主要结构包括主舱体、带螺纹的端盖、以及舱体内部的载荷施加装置等．可以在水压环境下对试件施加拉伸，压缩，扭转及弯曲载荷进行管道屈曲试验．在国内，大连大学的周承倜等[8]利用压力容器和千斤顶等装置进行了 529,mm(约20,in)管道的屈曲试验，其主体也是一个充水压力容器，管道与压力容器连接处采用“活动式橡胶”密封，试验段长 2,m，承压能力不足 1,MPa．目前，国内外管道屈曲试验装置主尺寸普遍较小，多以小比例模型试验为主，大多设备试验段长度较短且加压能力不高．笔者重点介绍了天津大学深海压力舱的结构组成及原理，并以此为基础，综合考虑了深水高压环境下，管道径厚比、凹坑缺陷、初始椭圆度缺陷等敏感性因素对管道压溃的影响，设计了深海管道全尺寸压溃试验方案，并采用ANSYS有限元软件建立管道的三维圆柱壳模型，与试验结果进行了对比论证．1 天津大学深海压力舱天津大学自主研制了深水石油专用构件的全尺寸试验装置——深海压力舱．该装置总长 11.5,m，承压能力 43,MPa(相当于 4 300,m 水深压力)，内部充水，可容纳1∶1等比例管道模型进行试验，能对管道试件施加轴向力等多种载荷，内部安装深海摄像机，可进行试验全程视频监控与记录．1.1 深海压力舱的结构及组成天津大学深海压力舱主要由舱体机构、试验保障系统、试验测量系统组成，舱体机构包括压力舱前端盖、尾部密封端、舱内输送管件滑车和导轨、轴向力加载油压机、舱体测试连接开孔等，如图1所示．试验保障机构用于试验载荷施加与安全运行，如压力舱体注水排气、增压稳压等．其组成包括增压稳压系统、蓄排水槽、低压排水泵、高压截止排气阀、油压泵、电控系统、卸压阀、比例式减压安全阀．图1 天津大学深海压力舱Fig.1 Deepwater pressure chamber in Tianjin University试验测量系统则用于试验全程视频、数据监控与记录，是整个试验装置的输出终端．包括舱体内部压力传感器、用于应变数据采集的应变仪、应变片、内置6,000,m水深专用的高亮深海摄像机、信号采集器、试验数据处理及输出的软件平台．1.2 试验方案设计试验中选取了不同径厚比、含不同初始缺陷的管件进行试验．研究了径厚比、初始缺陷等敏感性因素对管件压溃载荷的影响．管道在安装与运行过程中，由于碰撞、海水腐蚀等可能会产生局部点状损伤，因此，在一部分管件的中心位置制造了不同尺寸的单个凹坑，研究局部点状损伤对管道压溃载荷的影响．另外，管件由于制造过程中的误差、铺管过程中管件弯曲导致的局部截面变形，会使管道产生一定的椭圆度，本试验选取了几组管道，用机械磨具挤压管道中间截面制造椭圆度缺陷，研究初始椭圆度对管件压溃临界载荷的影响．磨具宽度为 20,cm，所以压制出的椭圆度缺陷长度为20,cm，试验管道长为 8,m，在这一试验管长下，将椭圆度缺陷设置在了管道中心位置，避免了边界效应的影响．本文只研究管道的压溃压力，即管道局部截面压溃的临界载荷，椭圆度缺陷长度对压溃结果的影响可不予考虑，椭圆度缺陷位置及长度的设置均能保证试验结果的准确性．管道尺寸及缺陷参数见表1．表1 试验管件尺寸及加载参数Tab.1 Size of the specimen and the test load注：① 具体缺陷形式及缺陷位置、尺寸见图2．②“10×2”表示圆凹坑直径10,mm，深 2,mm；“20×3”表示圆凹坑直径20,mm，深3,mm．③ 含椭圆度缺陷截面的轴向长度为20,cm．管道直径/mm(in)壁厚/mm 径厚比初始缺陷试验施加载荷/MPa 10 32.5 325(12)无缺陷10×2圆形凹坑20×3圆形凹坑5%椭圆度6 54.0无缺陷10×2圆形凹坑20×3圆形凹坑5%椭圆度0～30静水压力406(16) 10 40.6无缺陷10×2圆形凹坑20×3圆形凹坑5%椭圆度图2 试件缺陷设置Fig.2 Defects on the specimen确定试验模型后，设计试验流程．整个试验流程包括管件前期处理、安装、压力舱密封、注水、加压测试、卸压排水、拆卸管件和试验后测量8个阶段．2 静水压作用下管道压溃数值模拟2.1 ANSYS数值模拟技术本研究使用ANSYS软件对静水压作用下管道的压溃进行数值模拟分析．在试验前，采用 ANSYS特征值屈曲分析来预测静水压作用下管件的压溃载荷，作为试验加载的参考值；得出试验结果后，采用非线性屈曲分析模块计算出精确结果并与试验结果进行比较分析．国内外学者多用圆环和圆柱壳模型进行海底管道的数值模拟分析，在国内，贾旭等[9]建立圆环模型对海底单层保温管道进行了压溃分析，圆环模型计算简便，但是忽略了管道的轴向薄膜拉伸作用．曹静等[10]则采用三维单元建立管道有限元模型，对单重保温海底管线铺设过程进行了压溃分析，本文建立三维圆柱壳模型对管道压溃进行了计算分析．2.2 数值模拟模型为了便于对比，三维圆柱壳模型尺寸、约束形式与试验管道相同．试验与数值模拟模型管长均为8,m．选取 shell181单元，在管件外表面施加均匀水压，先对不同尺寸和缺陷的管件进行特征值屈曲分析，再给管件模型施加一微小扰动，打开非线性选项，进行非线性屈曲分析．模型如图3所示．图3 数值模拟三维圆柱壳模型Fig.3 3D numerical simulation model3 管道压溃试验与数值模拟结果分析选取不同尺寸、不同缺陷形式的管道，施加外静水压力进行试验，通过测试系统读取试验结果，将试验结果与数值模拟结果进行对比分析．3.1 管件压溃试验水压曲线在试验初始阶段，压力舱体注满水后，通过控制台使加压系统运转，舱体内的水压逐渐上升，试验压力-时间历程曲线是逐渐上扬的，当水压加载到某一值时，舱内传出响亮的钢管压溃声音．此时，舱体内部水压骤降，达到或接近零．这个峰值即为管件的压溃载荷，整个试验过程的压力-时间曲线如图4所示，读取水压曲线峰值即可获得管道试验压溃载荷．图4 管道压溃试验水压曲线Fig.4 Water pressure curve of the collapse test 3.2 管道压溃载荷图5 数值模拟节点载荷-位移曲线Fig.5 Node load-displacement curves of the numerical simulation图 5为 3种不同径厚比无缺陷管件的非线性数值模拟结果(325×10分别表示管件的直径和壁厚)．图中曲线为管件中间率先压溃节点的载荷-位移变化曲线，横坐标代表节点位移，纵坐标为载荷因子，从图中曲线可以看出，初始阶段，随着外水压力增加，管件处于弹性变形阶段，位移变化很小，当达到一定的水压时，管件结构失稳，很小的载荷增量引起大幅的位移变化，此时，管件压溃．曲线拐点即为管道压溃载荷的非线性结果．不同管道试验与数值模拟分析得出的压溃载荷结果如表2所示．表2 管件压溃载荷结果列表Tab.2 Results of the pipe collapse load管道直径/mm(in)壁厚/mm径厚比初始缺陷试验压溃载荷/MPa数值模拟结果/MPa误差率/%10 32.5 325(12)无缺陷10×2圆形凹坑20×3圆形凹坑5%椭圆度10.159 10.131 9.942 7.843 10.55 10.49 10.22 8.05 3.71 3.39 2.72 2.57 6 54.0无缺陷10×2圆形凹坑20×3圆形凹坑5%椭圆度1.872 1.869 1.763 1.354 1.96 1.92 1.85 1.40 4.49 2.66 4.70 3.29 406(16) 10 40.6无缺陷10×2圆形凹坑20×3圆形凹坑5%椭圆度5.220 4.958 4.879 3.458 5.85 5.70 5.39 3.95 10.77 13.029.48 12.463.3 管道屈曲敏感性因素分析由于制造误差等因素的影响，试验管件各截面上仍然会存在小的初始椭圆度．实验前，在每根无缺陷管件上均匀选取 10个截面进行椭圆度测量，经过实际测量，无缺陷管件的最大初始椭圆度在 0.2%～0.3%之间，在数值模拟中引入实测最大椭圆度，建立一致椭圆度模型，即管道模型的任意截面其椭圆度都是相等的，计算得出无缺陷管件的非线性压溃载荷，与试验结果的对比曲线如图 6所示．从图 6和表2可知，管件压溃载荷随径厚比变化趋势基本一致，试验结果比数值模拟结果略低，但是大体吻合．随着径厚比的增大，管件压溃载荷显著降低．试验结果偏低是因为试验管件由于制造误差导致的壁厚分布不均匀，管材内部杂质等导致压溃载荷下降．图6 不同径厚比无缺陷管件试验与数值模拟结果Fig.6 Results of different D/t ratios pipe without defects图 7为不同尺寸含缺陷管道压溃载荷试验结果与数值模拟结果的对比．从图中可看出，对于相同径厚比的管道，单个点状凹坑缺陷仅使管道压溃载荷有微小降低，这是因为单个点状凹坑缺陷的面积占整个管件外表面积的比例很小，缺陷面积只占管件外表面积的 0.003%～0.015%，不足以影响压溃临界载荷．而在管件中段施加 5%椭圆度后，管件压溃载荷明显降低．同样，试验结果略低于数值模拟结果．图7 试验与数值模拟结果对比Fig.7 Comparison of results between the test and numerical simulation3.4 管件变形试验后，拆卸下试验管件并对其变形情况进行人工测量，图8为325×10管件的压溃变形曲线，其他几组管件的变形曲线与此类似．由图 8可以看出，压溃后的管件可分为未压溃段、过渡段、完全压溃段．由于管件两端对称约束，所有初始缺陷都设置在管件中段，所以管件最大变形位置在中段．图8 试验管件变形曲线Fig.8 Displacement curve of the specimen图 9为管件压溃试验前后及数值模拟得到的管道变形对比，试验变形与数值模拟的变形是一致的．图9 试验与数值模拟变形对比Fig.9 Shape of the test specimen and numerical simulation model4 结论(1)外水压作用下管道压溃载荷的数值模拟结果接近试验结果，其对管件径厚比、初始凹坑缺陷和椭圆度缺陷等敏感性因素影响管件压溃载荷趋势的预测与试验结果相符．(2) 试验和数值模拟结果证实，管道压溃载荷随管道径厚比(D/t)的增大而显著降低．(3) 单个点状凹坑缺陷占整根管件外表面积比例很小，对于管件压溃载荷影响也很小；局部较浅的管外壁损伤不会影响海底管道的整体运行，但当管道表面大面积腐蚀和损伤时，应该及时进行管道检修；椭圆度缺陷对于管道压溃载荷的影响显著，应该尽量避免管道在制造、运输和安装时产生椭圆化变形，对于已经发生小椭圆化变形截面应加强保护和检测．【相关文献】［1］ Timoshenko S P，Gere J M. Theory of Elastic Stability[M]. New York：MeGraw-Hill，1961.［2］ Corona E，Kyriakides S. On the collapse of inelastic tubes under combined bending and pressure[J]. International Journal of Solids and Structures，1988，24(5)：505-535. ［3］ Sakakibara N，Kyriakides S，Corona E. Collapse of partially corroded or worn pipe under external pressure[J]. International Journal of Mechanical Sciences，2008，50(12)：1586-1597.［4］ Suzuki Nobuhisa，Muraoka Ryuji，Glover Alan，et al.Local buckling behavior ofX100 linepipes[C]// ASME 2003 22nd International Conference on Offshore Mechanicsand Arctic Engineering(OMAE2003). Cancun，Mexico，2003，3：67-76.［5］陈铁云，沈惠申. 结构的屈曲[M]. 上海：上海科学技术文献出版社，1993.Chen Tieyun，Shen Huishen. Buckling of the Structure[M]. Shanghai：Shanghai Scientific and Technical Literature Press，1993(in Chinese).［6］ Kyriakides S，Corona E. Mechanics of Offshore Pipelines[M]. Oxford：Elsevier Science Ltd，2007.［7］ Toscano R G，Timms C M，Dvorkin E N，et al. Determination of the collapse and propagation pressure of ultra-deepwater pipelines[C]// ASME 2003 22nd International Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering (OMAE2003). Cancun，Mexico，2003，2：721-729.［8］周承倜，马良. 529 mm管道在弯曲与外压共同作用下全尺寸的实测实验[J]. 油气储运，1990，9(5)：33-40.Zhou Chengti，Ma Liang. The practical test on the full scale 529 mm pipeline with combined actions of bending and external pressure[J]. Oil and Gas Storage and Transportation，1990，9(5)：33-40(in Chinese).［9］贾旭，侯静，田英辉. 静水压力作用下海底单层保温管道压溃屈曲分析[J]. 中国海上油气，2006，18(5)：341-343，352.Jia Xu，Hou Jing，Tian Yinghui. The buckling analysis on single layer insulation pipeline acting by external hydrostatic pressure[J]. China Offshore Oil and Gas，2006，18(5)：341-343，352(in Chinese).［10］曹静，王章岭，田英辉，等. 单重保温海底管线铺设过程中的压溃分析[J]. 中国造船，2006，47(增)：351-358.Cao Jing，Wang Zhangling，Tian Yinghui，et al.Crushing analysis during single insulated pipeline laying[J]. Shipbuilding of China，2006，47(Suppl)：351-358(in Chinese).。
海洋数值模拟.
Numerical Simulation of Oceanic Dynamics
1
1.1 海与洋
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2018年8月10日2时16分
海洋数值模拟
2
2018年8月10日2时16分
海洋数值模拟
3
注意！
Coastal Zone:
陆上高潮线上10km，15m等深线 （海洋管理）
陆架+河口+海湾 大洋边缘，不一定浅
dynamics.
Neither is sufficient by itself.
2018年8月10日2时16分
海洋数值模拟
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Combination of the methods
The ultimate goal is to know the ocean well enough to predict the future.
Oceanography is the recording and description of the physical, chemical and biological characteristics of the ocean. This term inadequately describes modern scientific ocean investigations. Oceanology is the scientific study of the sea by applying traditional sciences, such as physics, chemistry, mathematics, etc., to all aspects of the ocean.
Fluent软件在溢洪道泄流中的应用
Fluent软件在溢洪道泄流中的应用任双立;吕勋博【摘要】Based on the standard k-ε turbulence model and VOF method for tracking free surface,the numerical model adopts pressure-inlet boundary conditions, using the UDF function to define the pressure distribution of the inflow section. A 3-D numerical simulation of the spillway discharge for a certain reservoir is conducted. And the discharge capacity,the water line, the bottom pressure distribution and velocity distribution are studied. The calculated value results correspond well with the experimentaldata,suggesting that adopting the pressure-inlet boundary condition and using the UDF function to define the pressure distribution of the inflow section to study the spillway discharge is feasible. This method is also of high practicability and can be widely used in optimization of the discharge structure.%运用Fluent软件采用标准k-ε紊流模型和VOF法追踪自由表面，模型进流边界按压力进口边界条件，采用UDF函数定义水流进口断面压强分布，对某水库溢洪道泄洪进行了三维数值模拟，得到了溢洪道泄流量、沿程水面线、底板压强及流速分布，计算值与试验值吻合较好。
水升华器升华模式理论分析与数值仿真
程方面，中国关于水升华器的首次成功应用为 2008年神舟七号飞船出舱活动的“飞天”舱外航 天服［18］。
由于水的蒸发、升华等相变过程发生在水升 华器内部的给水腔、多孔板微孔等尺寸微小的区 域,实验仅能测得外部温度等宏观数据，因此对于 水升华器工作原理的研究主要通过理论分析、数 值仿真来进行。但是，目前国内对水升华器的仿 真分析较少且主要为一维数值仿真，没有考虑水 升华器不同工作模式的转换。为了探究水升华器 工作模式转换的规律，分析不同设计参数对水升 华器工作特性的影响，本文在总结前人理论分析 的基础上，对水升华器工作模式转换特性进行量 纲分析，通过Fluent数值仿真的方法对水升华器 在低热载荷下的稳态工作模式(升华模式)开展 研究，分析不同多孔板结构参数、热载荷大小下水 升华器工作特性的变化规律。
Abstract: According to the working characteristics of the water sublimator in practical aerospace en gineering application, the water sublimators working in sublimation mode were studied. 0ne-dimensional steady heat conduction and free molecule flow model were used to analyze the heat and mass balance inside the water sublimator. The theoretical thickness of ice layer and the sublimation surface temperature were obtained and the dimensionless curve of the maximum heat load for sublimation mode was derived. 0n the basis of the solidification procedure described by the entropy-porosity mode, ANSYS Fluent was utilized to do numerical simulation of water sublimators working under dif ferent porosity and pore diameter conditions. The results obtained by theoretical analysis and numeri cal simulation had good agreements. The established dimensionless curve and simulation model can provide useful information for predicting the working characteristic of water sublimator under different conditions. Key words: water sublimator ； sublimation mode; numerical simulation ； dimensional analysis; en tropy-porosity model
修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析
第40卷第2期辽宁工程技术大学学报（自然科学版）2021年4月Vol.40 No.2 Journal of Liaoning Technical University（Natural Science）Apr. 2021 胡建林,孙利成,崔宏环,邵博源,王晟华.修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2021,40(2):134-140.doi:10.11956/j.issn.1008-0562.2021.02.006HU Jianlin,SUN Licheng,CUI Honghuan,SHAO Boyuan,WANG Chenghua.Numerical analysis of deep foundation pit deformation based on modified Mohr Coulomb model[J].Journal of Liaoning Technical University(Natural Science), 2021,40(2):134-140. doi:10.11956/j.issn.1008-0562.2021.02.006修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析胡建林1，孙利成1，崔宏环1，邵博源1，王晟华2（1.河北建筑工程学院土木工程学院，河北张家口 075000；2.北旺建设集团有限公司勘察设计室，河北承德 067000）摘要：为研究修正摩尔库伦模型及其参数对于模拟深基坑变形的影响，运用实验和有限元分析的方法，分析摩尔库伦和修正摩尔库伦模型在模拟深基坑排桩支护变形和地表沉降中的不同特点，通过与实际监测结果进行对比分析，得到了修正摩尔库伦模型对于模拟深基坑变形的适用性.研究结果表明：在地表沉降和排桩水平位移预测上，摩尔库伦模型预测沉降值与实测值相差较大；不同参考应力下的修正摩尔库伦模型预测值与实测值的位移规律曲线较为吻合.研究结论揭示了使用不同参考应力下的修正摩尔库伦本构模型进行基坑开挖变形预测更具参考价值.关键词：基坑变形；修正摩尔库伦模型；模量参数；参考应力；实况监测中图分类号：TU 9 文献标志码：A 文章编号：1008-0562(2021)02-0134-07Numerical analysis of deep foundation pit deformation based onmodified Mohr Coulomb modelHU Jianlin1, SUN Licheng1, CUI Honghuan1, SHAO Boyuan1, WANG Chenghua2(1. College of Civil Engineering, Hebei University of Architectural Engineering, Zhangjiakou 075000, China; 2. Survey and Design Office, Beiwang Construction Group Company with Limited Liability,Chengde 067000, China)Abstract: In order to study the modified Mohr Coulomb model and its parameters for simulating the effect of deformation of deep foundation pit, experimental and finite element analysis method are used to analyze the Mohr Coulomb and modified Mohr Coulomb model pile in the simulation of deep foundation pit support different features of deformation and surface subsidence. Through comparative analysis with the actual monitoring results, the applicability of the modified Mohr Coulomb model for simulating the deep foundation pit deformation is obtained. The results show that in the prediction of surface settlement and horizontal displacement of pile row, the settlement value predicted by using Mohr Coulomb model differs greatly from the measured value; the predicted values of modified Mohr Coulomb model under different reference stresses are more consistent with the measured displacement curves. The research results show that the modified Moor Coulomb constitutive model under different reference stresses is more valuable for the excavation deformation prediction.Key words: foundation pit deformation; modified Moore Coulomb model; modulus parameters; reference stress; monitoring of live收稿日期：2020-05-06基金项目：国家自然科学基金（51878242）；张家口市科技局科技计划项目（1911035A）；河北建筑工程学院创新基金（XB201918）作者简介：胡建林（1986-），男，河北张家口人，硕士，讲师，主要从事岩土工程方面的研究.第2期胡建林，等：修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析1350 引言随着中国城镇化的快速发展，土地资源的紧缺，深基坑工程越来越多，而且基坑周边环境也越来越复杂，在基坑的设计和使用过程中变形控制往往成为主要因素，所以对深基坑支护的变形特性进行研究就显得尤为重要.数值分析被认为是一种有效的研究手段.国内外学者[1-4]基于数值分析对深基坑的变形特性展开了大量研究，也取得了一系列的成果.曾超峰[5]、赵秀绍[6]等运用不同数值分析软件进行基坑开挖数值模拟研究，通过分析计算结果与实测数值的关系，得到适用于不同土层的本构模型.研究表明，在数值分析中本构模型的选择对于计算结果影响很大，所以选择可以正确反映土体变形特征的本构模型对数值分析来说至关重要.由于参数少，而且容易获取，在数值分析中本构模型的选择目前还是以采用以莫尔-库伦破坏准则为基础的理想弹塑性模型为主.但是对于岩土材料来说，Mohr-Coulomb破坏准则存在缺陷，开挖卸载过程中土体的回弹模量和压缩模量均采用弹性模量的假设，会致使采用MC模型的计算结果与实测数据相比相差较大，甚至在变形规律上也往往存在较大差异.王卫东[7]等利用PLAXIS软件中的硬化土模型进行深基坑工程的有限元分析，通过试验获得相关参数，模拟得到较好的预测效果，证明该模型在基坑开挖中的适用性，该模型参数的取值与参考围压应力有关，对于数十米深的基坑，不同深度处围压差距较大，模量参数会随着侧限应力的不同而改变，所以参考应力的选择也至关重要.本文依托于实际工程案例，采用可以考虑加载和卸载时弹性模量不同的修正摩尔库伦模型进行有限元分析，模型参数根据室内试验获取，并且分析模型参数采用不同参考围压对计算结果的影响，获得较好模拟结果，为类似工程提供参考.1 深基坑工程概况深基坑工程场地位于河北省张家口市，地处清水河冲洪积扇中下部地貌单元.基坑呈多边形，南北向长约48 m，东西向宽约37 m，开挖深度约为14 m，边壁支护分为一、二、三、四、五区.支护五区与一栋17层高的住宅楼相邻，该住宅楼基础形式为筏板，埋深为 5 m，与基坑边相距5.6 m，该区采用排桩进行支护，桩径为1.0 m，桩间距为1.2 m，桩长为23 m，依托地锚和既有住宅楼的门墩在冠梁处设置了3道预应力锚索.本文选择五区为研究对象，在基坑开挖前进行了监测点的布置，见图 1.在施工过程中，基坑分4步开挖到底，每次挖深分别为3 m、3 m、5 m、3 m，基坑开挖施工过程见图2.图1 基坑平面及监测布置Fig.1 foundation pit plane and monitoring arrangement图2 基坑分析断面（单位：mm）Fig.2 foundation pit analysis section（unit: mm）2 修正摩尔库伦模型采用MIDAS-GTS/NX有限元分析软件，该软件提供了修正摩尔库伦模型（Modified Mohr Coulomb Model，以下简称MMC模型），该模型是对Mohr-Coulomb模型的优化，弹性模量可以根据加载和卸载设置不同的值，故更适用于基坑开挖数值模拟研究.模型具体参数见表1.118841粉土细砂砂砾-23 m第1步开挖第2步开挖第3步开挖第4步开挖59333辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 第40卷136 表1 MMC 模型参数 Tab.1 MMC model parameters参数说明参考值/(kN ∙m -1）ref 50E标准三轴试验中的割线模量 试验获取 E 主固结仪加载中的切线模量 试验获取 E三轴试验卸载/重新加载模量试验获取 c ′ 有效黏聚力 试验获取 φ′ 有效内摩擦角试验获取 K 0 正常固结下的侧压力系数1-sin φ′[8] ψ 最终剪胀角 φ′-30° ν 泊松比 工程地质手册[9]R f 破坏比 0.9σref 参考压力由基坑深度确定m 应力水平相关幂指数0.5[10] α 帽盖形状系数 根据K 0得到 β帽盖硬化系数根据E 得到修正摩尔库伦模型中模拟结果的不同受ref 50E 、ref oedE 、refur E 这3个模量影响较大，现将3个模量的关系表示分述如下：对于自然状态土体，一次加载时的应力应变行为是高度非线性的，不同的模量取决于应力水平的不同.因此用参数E 50表示一次加载的应力相关模量[11]，代替初始模量E 作为小应变的切线模量. E 50为3ref5050refcot ()cot p mpc E E c σφσφ+⋅=+⋅， （1） 式中，ref50E 是与参考应力σref 相对应的参考割线模量，MPa ；实际的模量取决于较小的主应力σ3，即三轴试验中的有效围压，MPa ，故MMC 模型的参考应力σref 用某一σ3确定值来表示，根据不同的σ3相对应的方程联立，从而准确得出参考割线模量ref50E .见图3，硬化型破坏曲线取15%轴向应变所对应的偏应力值为破坏值q f ，软化型破坏曲线偏应力峰值点为破坏值q f ，1/2破坏值与原点的连线斜率即为参考割线模量ref50E.图3 三轴单次加载试验应力应变Fig.3 stress-strain of triaxial single loading testMMC 模型突出了两种主要的硬化类型，即剪切硬化和压缩硬化.剪切硬化是用来模拟加卸载过程中不可逆应变的主要偏载现象.卸载再加载应力路径采用另一种应力相关模量[11]ur E 为3refur ur ref cot ()cot p m pc E E c σφσφ+⋅=+⋅，（2）式中，ref ur E 为卸载再加载的参考加卸载模量，见图4，两条直线斜率表示峰值应变前后加卸载模量，可以发现，加卸载模量大小不受轴向应变影响，只与参考应力σref 相对应.由于剪切模量被广泛使用，加卸载模量应用较少，所以将剪切模量与加卸载模量相联系.在胡克的弹性理论中，弹性模量E 和剪切模量G 之间的换算公式为21E G υ=+（).由于E ur 是一个真正的弹性模量，因此可以写成ur ur ur 21)E G υ=+（，其中G ur 是弹性剪切模量.偏应力q /k P a轴向应变/%图4 三轴加卸载试验应力应变Fig.4 stress-strain of triaxial loading and unloading test压缩硬化是用来模拟在固结仪加载和各向同性加载中由于初次压缩而产生不可逆塑性应变的现象.与基于弹性的模型相比，弹塑性MMC 模型不涉及三轴模量E 50和E oed 之间的固定关系.因此E oed [11]为3refoed oed ref cot ().cot p m pc E E c σφσφ+⋅=+⋅ （3）图5 固结试验p-εFig.5 stress-strain curve of consolidation test如图5，固结试验得到p-ε曲线，将曲线拟合后，求得在每一级轴向载荷下的切线斜率，即为在该级参考应力下的参考切线模量，因为压缩实验是无侧限试验，该级应力参考大主应力，参考应力σref 用某一σ1确定值来表示，根据不用的σ1相对应的方程联立，从而准确得出参考切线模量.0.020.04 0.06 0.08 0.10轴向应变ε50150250350450轴向载荷p /k P a土1 土2土1拟合曲线土2拟合曲线第2期胡建林，等：修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析1373 参数获取及模型说明3.1 模拟参数取值分析为获得模拟参数，根据工程要求进行了室内三轴与固结试验.三轴试验采用固结不排水试验，围压设置分别为50 kPa、100 kPa、150 kPa、200 kPa、250 kPa，根据模型参数获取需要同时进行卸载再加载试验.前人在一些深基坑工程中固定参考应力σref 为100 kPa进行参数分析及数值模拟，但是14 m 的深基坑显然选用一个参考应力是不合适的.为了进行更加精确的分析，取0～3 m深的土层的参考应力σref为50 kPa，3～5.5 m深的土层的参考应力σref为100 kPa，5.5～8 m深的土层的参考应力σref为150 kPa，8～11 m深的土层的参考应力σref为200 kPa，11～14 m深的土层的参考应力σref为250 kPa.上述试验在每一种参考应力下求得的参数以及规范建议值见表2、表3.表2 土体物理力学性质指标Tab. 2 physical and mechanical properties of soil地层编号土体名称干密度/(g∙cm-3)含水质量分数/%容重/(kN∙m-3)泊松比ν孔隙比e内摩擦角φ′/(º)粘聚力c′/(kPa)膨胀角ψ/(º)1 粉土 1.80 17.4 180.300.78224.236.62 细砂 1.825 3.2 18.250.260.78 40 103 砂砾 2.00 200.210.7244.8 14.8表3 MMC本构模型参数Tab.3 MMC constitutive model parameters地层编号土体名称基坑深度/m侧压力系数K0幂指数m压缩模量E S/MPa割线模量ref50E/MPa切线模量refoedE/MPa卸荷弹模refurE/MPa 0～3 3.78 5.52 6.49 13.43～5.5 6.6 7.33 8.2 30.21 粉土5.5～8 0.60 0.59.0 9.16 9.3 78.92 细砂8～11 0.36 0.5 10 10.12 10.58 151.53 砂砾 11～14 0.30 0.5 40 40 40 850 3.2 模型说明进行数值模拟材料设定时，围护结构及锚索均按弹性材料考虑，围护桩采用梁单元，锚索采用植入式桁架单元.细砂土几乎没有粘聚力，输入0.3 kN/m2的值以避免分析发生错误.未开挖前应施加土体在自重状态下的初始应力场，并将初始位移置零.由于混凝土和土体的变形模量有很大的差异，为了模拟围护结构与土之间的共同作用，必须在两者之间设置析取接触面单元[12].布置与实际情况相同大小的均布载荷模拟基坑附近的建筑载荷.有限元模型底边与竖向边界都为全约束，为避免约束影响，模拟深基坑水平向长度是基坑深度的7倍，约100 m，竖向深度为基坑深度的3倍，约50 m，有限元模型见图6.图6 有限元模型Fig.6 finite element model将上述求得的岩土参数分别代入MC模型、MMC模型进行数值模拟分析.4 结果分析通过探究深基坑不同深度处设置不同参考应107 m7 m5m辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 第40卷138 力的必要性以及MMC 模型的优越性，采用3种方法进行数值分析，分别为单一参考应力下的 MMC 本构模型计算、不同参考应力下的MMC 本构模型计算、MC 本构模型计算，分别将3种计算结果与深基坑实际监测变形位移进行对比分析，得到不同施工步骤下的变形值，见图7、图8.其中MC 表示采用摩尔库伦本构模型模拟基坑开挖的变形情况，MMC 表示采用修正摩尔库伦本构模型在不同参考应力下模拟基坑开挖变形情况，MMC100表示采用修正摩尔库伦本构模型在100 kPa 单一参考应力条件下模拟基坑开挖变形情况，实测表示现场基坑开挖测得的地表沉降和水平位移情况.4.1 地表沉降变形分析图7分别表示为第1、2、3、4步开挖后地表沉降情况.-0.6-0.4-0.200.2距排桩距离/mMC MMC MMC100实测20406080100（a ）第1步（b ）第2步-8-6-4-20距排桩距离/mMCMMC MMC100实测20406080100（c ）第3步 （d ）第4步图7 不同施工步骤开挖完成后地表沉降对比Fig.7 comparison of surface settlement under different construction steps由图7可知，在实际开挖过程中，基坑周边地表沉降随着距基坑边壁距离不断增大而呈现类似对勾曲线形式，即沉降先增加后减小最后逐渐趋于零，其中在距基坑边壁10 m 左右地表沉降达最大值.由图7对比发现，基坑周边地表随基坑不断开挖沉降逐渐增大，此过程中MC 模型预测值与实测值相差较大，发生最大沉降处距基坑边壁距离与实测值相差近5 m ，计算沉降影响距离是实测沉降影响距离的2倍左右；但MMC 模型预测沉降与实测值相差不大，且沉降规律较为吻合.详细对比MMC 和MMC100预测沉降结果可知，MMC100在预测开挖前期沉降时要略微小于MMC ，但在开挖后期MMC 和MMC100预测沉降几乎一致，说明低围压下使用100 kPa 较大参考应力是不合适的，依据土压力理论可知，深基坑越深，围压越大，参考应力也随之增大才会与实际情况相符合.总的来说，使用不同参考应力下的MMC 本构模型进行沉降预测更具参考价值. 4.2 排桩变形分析图8分别表示第1、2、3、4步开挖后排桩水平位移情况.第2期 胡建林，等：修正摩尔库伦模型下的深基坑变形数值分析139（a ）第1步 （b ）第2步（c ）第3步 （d ）第4步图8 不同施工步骤开挖完成后排桩位移对比Fig.8 comparison of pile displacement in different construction steps由图8可以看出，当每一施工步完成后，排桩水平位移沿桩顶到桩底呈现先增大后减小最后趋于零的趋势，其中在距地面6 m 深左右排桩水平位移达到最大值.由图8对比发现，排桩水平位移随基坑开挖而逐渐增大，此过程中MC 模型计算位移值与实测位移值相差较大，且发生最大水平位移处排桩深度与实际深度不符；但MMC 模型计算位移与实测值相差不大，且位移规律较为符合.详细对比MMC 和MMC100计算值可知， MMC100在计算开挖前期水平位移时要略微小于MMC ，但在开挖后期MMC 和MMC100计算水平位移值几乎一致，说明低围压下使用100 kPa 较大参考应力是不合适的，深基坑越深，围压越大，参考应力也随之增大较能符合实际情况.总的来说，使用不同参考应力下的MMC 本构模型进行水平位移计算更具参考价值.5 结论考虑土体模量和应力相关的影响，理想的弹塑性本构模型（MC 模型）预测结果与实测位移变形存在较大的差距.采用MMC 模型，进行排桩变形和地表沉降的数值模拟，将单一参考应力与不同参考应力下的MMC 本构模型计算的地表沉降和水平位移与深基坑实际监测变形位移进行对比分析，得到以下结论：（1）在地表沉降计算上，基坑周边地表沉降随着距基坑边壁距离不断增大而呈现先增加后减小最后逐渐趋于零的趋势，其中在距基坑边壁 10 m 左右地表沉降达最大值.基坑周边地表随基坑开挖沉降逐渐增大，此过程中MC 模型预测值与实测值相差较大，发生最大沉降处距基坑边壁0.05 0.10 0.15水平位移/mm0.511.5水平位移/mm-25MC MMC MMC100实测MC MMC MMC100 实测MC MMC MMC100实测-5-10-15-20-25深度/m0-5-10-15-20深度/m0水平位移/mm-251230 -5-10-15-20深度/m246水平位移/mmMC MMC MMC100 实测-5-10-15-20-25深度/m辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第40卷 140距离与实测值相差近5 m，计算沉降影响距离是实测沉降影响距离的2倍左右，但MMC模型预测沉降与实测值相差不大，且沉降规律较为吻合.（2）在排桩水平位移计算上，排桩水平位移沿桩顶到桩底呈现先增大后减小最后趋于零的趋势，其中在距地面约6 m深基坑位移达到最大值. MC模型计算位移计算值与实测位移值相差较大，且发生最大水平位移处排桩深度与实际深度不符，但MMC模型计算位移与实测值相差不大，且位移规律较为符合.（3）对比MMC和MMC100计算沉降结果可知，MMC100在计算开挖前期沉降位移时要略小于MMC，但在开挖后期MMC和MMC100预测变形几乎一致，说明低围压下使用100 kPa较大参考应力是不合适的，依据土压力理论可知，深基坑越深，围压越大，参考应力也随之增大才会与实际情况相符合.总的来说，使用不同参考应力下的MMC本构模型进行沉降预测更具参考价值.参考文献（References）：[1] 李飞,徐劲,张飞,等.渗流作用下深基坑开挖抗隆起破坏数值模拟[J].地下空间与工程学报,2017,13(4):1 088-1 097.LI Fei,XU Jin,ZHANG Fei,et al.Numerical simulation of anti-uplift failure of deep foundation pit excavation under seepage[J].Journal of Underground Space and Engineering,2017,13(4):1 088-1 097. 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随机海浪中船舶安全概率的数值模拟
随机海浪中船舶安全概率的数值模拟谷家扬;缪振华【摘要】近年来国外发展起来的安全盆思想为衡准船舶动稳性特性开辟了一条新的途径,本文将安全盆的思想进行了延续和拓展.首先简要的介绍了求解微分方程的数值方法--谐加速度方法的基本思想与计算步骤,然后以一条渔船为例,引进ISSC双参数海浪谱,在构建船舶横摇运动微分方程时考虑了船速和遭遇浪向角的影响,应用谐加速度方法对船舶在随机海浪下的非线性横摇运动方程进行了数值求解,结合数理统计的知识,得到了随机海浪中4参数的船舶安全概率,分析了波高、波浪特征周期、遭遇浪向角、船速以及海浪随机相位角等因素对船舶安全概率的影响.【期刊名称】《江苏科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2005(019)006【总页数】6页(P6-11)【关键词】安全概率;数值模拟;非线性横摇运动;谐加速度方法;安全盆【作者】谷家扬;缪振华【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院,江苏,镇江,212003;金陵船厂,江苏,南京,210015【正文语种】中文【中图分类】U661.30 引言船舶倾覆是造成船舶严重事件的重要原因之一,历来受到造船界的极大关注。
伦敦保险协会(The Institute of London Underwriters)的统计数据显示[1],1986～1996年期间,全球每年都有100条500 GT以上的船舶失事,每年失事船舶的总吨位超过100 000 GT,不仅造成了财产的大量损失,更严重的是造成了人员的大量伤亡。
在这些失事的船舶当中,近1/3是在遭遇恶劣海况下失事的。
为了确保船舶具有足够的抗倾覆能力,各国规范对船舶静稳性曲线的特性做了限制;然而静稳性曲线是基于静力学理论,但现实情况中船舶通常是在满足现行稳性规范的情况下遭到恶劣海况时失事的,这些都说明了现行规范的不足。
因此必须对船舶在海浪中的非线性随机运动特性加以研究,以完善和修订现行规范中的不足之处。
以英国学者Thompson[2,3]为首的科学家提出了安全盆(Safe basin)的新概念,并应用安全盆破损(erosion of safe basin)理论来研究船舶在波浪作用下的倾覆问题。
211241011_具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析
表面技术第52卷第5期具有仿生内表面结构的弯管抗冲蚀特性数值分析郭姿含1,2，张军1,2，黄金满3，李晖1,2（1.集美大学 海洋装备与机械工程学院，福建 厦门 361021；2.福建省能源清洁利用与开发重点实验室，福建 厦门361021；3.厦门安麦信自动化科技有限公司，福建 厦门 361021）摘要：目的管道冲蚀是气固两相流动中不可忽视的重要问题，直接影响管路系统的安全运行及管道的使用寿命。
针对这一问题，从仿生学角度，参照沙漠红柳、沙漠蝎子等的体表形态，设计三角形槽、矩形槽、等腰梯形槽3种抗冲蚀特性的弯管仿生表面结构。
方法运用CFD–DPM方法，采用Finnie冲蚀模型，考虑颗粒与流体的双向耦合作用，对所设计的具有仿生表面结构的弯管抗冲蚀特性进行模拟，并考虑不同流速、颗粒质量流量对冲蚀的影响。
在数值模拟基础上，采用正交试验法分析三角形槽仿生结构的3个主要参数对抗冲蚀特性的影响。
结果数值模拟结果表明，具有仿生表面结构的弯管冲蚀主要出现在弯头35°~60°区域槽的底部。
3种槽表面仿生结构均可提高弯管的耐磨性，三角形槽的抗冲蚀特性最佳，提高了约38.33%，矩形槽次之，提高了约28%，等腰梯形槽最差，仅提高了约8.33%，且3种仿生表面结构的抗冲蚀性能优劣次序不随流速和颗粒质量流量的变化而变化；正交试验结果表明，在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深，最佳组合结构的抗冲蚀性能相较于普通弯管提升了约41.5%。
结论槽形仿生表面结构减小了颗粒与壁面的碰撞，降低了碰撞速度，从而减小了冲蚀。
抗冲蚀性能最优的表面仿生结构为三角形槽，矩形槽次之，等腰梯形槽最差。
在三角形槽中影响冲蚀的因素依次为槽间距、槽宽、槽深。
该研究可对弯管的抗冲蚀特性设计提供新的思路。
关键词：弯管；CFD–DPM；冲蚀；气固两相流；仿生表面；数值模拟；三角形槽中图分类号：TH117 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)05-0090-11DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.05.009Numerical Analysis of Erosion Resistance of Elbow withBionic Inner Surface StructureGUO Zi-han1,2, ZHANG Jun1,2, HUANG Jin-man3, LI Hui1,2(1. School of Marine Equipment and Mechanical Engineering, Jimei University, Fujian Xiamen 361021, China;2. Fujian Provincial Key Laboratory of Energy Cleaning Utilization and Development, Fujian Xiamen 361021, China;3. Xiamen Anmaixin Automation Technology Co., Ltd., Fujian Xiamen 361021, China)ABSTRACT: Pipeline erosion is an important problem that cannot be ignored in gas-solid two-phase flow. Erosion damages not收稿日期：2022–04–16；修订日期：2022–08–16Received：2022-04-16；Revised：2022-08-16基金项目：福建省自然科学基金（2022J01334，2020J01694）Fund：Natural Science Foundation of Fujian Province (2022J01334, 2020J01694)作者简介：郭姿含（1997—），女，硕士生，主要研究方向为多相流数值模拟。
基于ALE、CEL法的管土垂向相互作用数值模拟对比分析
Ｕｎｉ江ｖｅｒ苏ｓｉｔｙ科ｏ技ｆＳ大ｃｉｅ学ｎｃｅ学ａ报ｎｄ（自Ｔｅｃ然ｈｎ科ｏｌｏ学ｇｙ版（Ｎ）ａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） ＶｏＡｌｐ３ｒ．３２０Ｎ１ｏ９２
ＤＯＩ：１０．１１９１７／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－４８０７．２０１９．０２．００１
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｅｐｓｅａｐｉｐｅｌｉｎｅｓｗｉｌｌｂｅｅｍｂｅｄｄｅｄｉｎｔｏｔｈｅｓｅａｂｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｅｌｆｇｒａｖｉｔｙ，ｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｄｌａｙｉｎｇ．Ｉｎｔｈｉｓｃａｓｅ，ｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｐｉｐｅｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｗｏｕｌｄｈａｖｅａｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅ ａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍ ｏｆｔｈｅｓｅａ．Ｉｔｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｃｈｏｏｓｅａｐｒｏｐｅｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｇｒｉｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｆｓｏｉｌａｒｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｖｅｒｔｉｃａｌｐｉｐｅｓｏｉｌｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｉｎｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｌｏａｄａｎｄｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｉｎｋｉｎｇｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｏｌｕｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｉｐｅａｎｄｓｏｉｌｍｏｒｅａｃｃｕｒａｔｅｌｙ， ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｈｅｓｏｉｌ’ｓｇｒｉｄｓｉｚｅ，ｐｉｐｅｌｉｎｅｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｈｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｐｉｐｅ ａｎｄｓｏｉｌｏｎｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆＡＬＥａｎｄＣＥＬａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｓ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒＥｕ／ＳｕａｎｄｓｏｉｌｂｕｌｋｄｅｎｓｉｔｙｂｙｕｓｉｎｇＡＬＥｍｅｔｈｏｄａｎｄＣＥＬｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓｏｆＡＬＥａｎｄＣＥＬｈａｖｅｈｉｇｈｅｒａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎＬａｇｒａｎｇｉａｎｍｅｔｈｏｄ．ＴｈｅＡＬＥｍｅｔｈｏｄｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒ ｔｈｅｒｏｕｇｈｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅ，ａｎｄｔｈｅＣＥＬｍｅｔｈｏｄｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｓｍｏｏｔｈｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ ｃｒｉｔｉｃａｌｐｏｉｎｔｓｏｆｇｒｉｄｓｉｚｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎｄｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎｒａｔｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅａｒｅｕｓｕａｌｌｙｌｏｃａｔｅｄａｔ０１～０２ｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅ ｐｉｐｅ′ｓｄｉａｍｅｔｅｒ．ＷｈｅｎｔｈｅｖａｌｕｅｏｆＥｕ／Ｓｕｉｓｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｂｅｔｗｅｅｎ４００ａｎｄ１０００，ｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｈａｖｅｌｉｔｔｌｅｅｆｆｅｃｔ
珠江虎门河口近二十年来的水沙特性变化及地貌动力分析
7.WRIGHT L D.COLEMAN J M Variations in morphology of major river deltas as functions of ocean wave and river discharge regimes 1973
65.MCLAREN P.POWYS R I L The use of sediment trends to assess the fate of dredged material 1989
66.MCLAREN P.LITTLE D I The effects of sediment transport on contaminant disposal:an example from Milford Haven 1987
8.WRIGHT L D.COLEMAN J M Mississippi river mouth processes:effluent dynamics and morphologic development 1974
9.Wang Z B.Louters T Morphodynamic modeling for a tidal inlet in the WaddenSea 1995
52.张越美.孙英兰ECOM模式在丁字湾的应用[期刊论文]-青岛海洋大学学报(自然科学版) 2001(5)
53.张越美.孙英兰渤海湾三维变动边界潮流数值模拟[期刊论文]-青岛海洋大学学报(自然科学版) 2002(3)
海底埋地热油管道泄漏扩散的数值模拟
海底埋地热油管道泄漏扩散的数值模拟刘瑞凯，吴明，朱本光，冯云飞（辽宁石油化工大学石油天然气工程学院辽宁抚顺 113001）摘要:采用有限容积法建立海底饱和含水淤泥多孔介质的流固耦合传热模型。
利用FLUENT软件数值模拟了海底埋地输油管道输送过程中海泥温度场变化及原油在海泥中的分布规律。
分析了原油泄漏后在海水中的分布规律。
对泄漏后海泥温度场的模拟表明：管道泄漏后，一定时间内管道周围海泥温度波动比较剧烈，由于受海底温度的影响，泄漏前锋原油温降较快，热影响区范围变化逐渐趋于平稳。
且随泄漏位置的不同，海泥温度场变化及海泥原油分布差异较大。
当原油从海底海泥介质中到达海水底层后，在海水浮力的作用下流向海面，流动过程受到海水流动速度海平面风速等因素的影响。
为以温度传输为基础的海底埋地管道泄漏检测提供了一定的理论基础。
关键词：海底管道；泄露；含水多孔介质;数值模拟The submarine buried hot oil pipeline leakage and diffusion numerical simulationLiu Rui kai, Wu Ming, Zhu Ben guang, Feng Yun fei( Liaoning Shihua University College of petroleum engineering Liaoning Fushun 113001 )Abstract: Build a fluid solid coupling heat transfer model of submarine saturated silt porous media, using the Finite Volume method. With the use of FLUENT software, numerical simulate the changes of mud temperature in the submarine oil pipeline buried in mud conveying process and the distribution rule of crude oil in mud. Also analyze the distribution rule of crude oil leaking in the sea water.The simulation on oil-leaked mud temperature indicates: Within a certain period of time, when the pipeline leaks, the temperature of the mud near the pipeline fluctuates relatively severe. Due to the influence of the temperature on the bottom of the sea, the temperature of fo rward leaked crude oil drops faster, and the heat affected zone turns gradually stabilized. And with the different position of the oil leakage, temperature of the mud changes and the mud oil distribution is different.When the crude oil reaches the sea bottom from the sea bed mud medium, it will flows to the sea surface, with the faction of seawater buoyancy. The flow process is affected by the flowing speed of the sea and the sea surface wind and other factors. It provides certain theory basis for the submarine buried pipeline leak detection which is based on the temperature transmission.Key words: Submarine pipeline; Leakage ;Aqueous porous medium; Numerical simulation引言随着海上油气资源的不断开发，海底管道作为一种相对稳定的输送方式，在未来的海洋油气资源开发中将会得到更多的应用。
Polar WRF模式海冰密集度方案对北极海雾模拟效果的个例研究
； ； ； ； Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ａｒｃｔｉｃ ｓｅａ ｆｏｇ ｓｅａ ｉｃｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ Ｐｏｌａｒ ＷＲＦ ｍｏｄｅｌ ｌａｔｅｎｔ ｈｅａｔ ｆｌｕｘ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｆｌｕｘ
汽［９］。因此海冰对北极海雾的影响不可忽略。不 数值模拟的初始场与侧边界条件使用欧洲中
过北极自然环境恶劣，观测资料比较匮乏，影响了 期天气预报中心提供的 ＥＲＡＩｎｔｅｒｉｍ 再分析资料
北极海雾的研究进展。
（ＥＲＡ）［１５］，包括风速、风向、比湿、相对湿度、气温、
高时空分辨率的数值模拟是研究海雾演变机 位势高度、海冰密集度、海面温度等物理量，水平分
Hale Waihona Puke 引言５０％的低（高）浮冰区。如果 Ｐｏｌａｒ ＷＲＦ 模式不考虑 海冰分布，将这些低（高）浮冰区视为开阔水域（冰
在全球变暖背景下，北极地区的海冰迅速减 区），有可能会影响该区域海雾的数值模拟效果。
少，其消退速度超过了大部分气候模式的预测 为了探究海冰分布是否会影响模式模拟海雾的准
值［１］。尤其在北半球夏季，当海冰消融到一定程 确性这个问题，本文使用 Ｐｏｌａｒ （ ＷＲＦ Ｖ３．８）模式对
第 ３９ 卷 第 ２ 期 年 月 ２０１９ ５
海洋气象学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＭＡＲＩＮＥ ＭＥＴＥＯＲＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．２
， Ｍａｙ ２０１９
宋姝彤，衣立，张苏平，等 模式海冰密集度方案对北极海雾模拟效果的个例研究［］海洋气象学报， ， ． Ｐｏｌａｒ ＷＲＦ
Ｊ．
２０１９
基于Fluent的波浪对海岸冲击的数值模拟
第35卷第4期2020年08月中国海洋平台CHINA OFFSHORE PLATFORMVol.35No.4Aug.,2020文章编号：1001-4500(2020)04-0056-04基于Fluent的波浪对海岸冲击的数值模拟陈从磊1,刘桢S王玉红彳，梁旭$(1•中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，北京100083；2•浙江大学海洋学院，浙江舟山316021)摘要：在Fluent软件的基础上，通过流体体积算法，数值模拟波高为0.2m.周期为1.5s、波长为3.5m的波浪对墙体的冲击过程，重点研究波浪对墙体的冲击力作用和网格尺寸对流场变化的影响。
由模拟结果得出：墙体受到的冲击压力在时间历程上具有一定的周期性，但冲击压力的峰值具有一定的随机性；网格尺寸不同会导致自由面重构的不同，从而使流体体积法捕捉到的流场速度和压力不同，网格越精细，捕捉到的冲击压力更精确。
关键词：Fluent软件；海岸冲击；流场；数值模拟中图分类号：U656.2文献标志码：ANumerical Simulation for Impact of Waves on Coast Based on FluentCHEN Conglei1,LIU Zhen2,WANG Yuhong2,LIANG Xu2(1.Institute of Petroleum Exploration and Development,China Petroleumand Chemical Corporation,Beijing100083,China；2.Ocean College,Zhejiang University,Zhoushan316021,Zhejiang,China)Abstract:On the basis of Fluent software,Volume of Fluid(VOF)algorithm is used to numerically simulate the impact of waves on the wall under certain conditions that wave height is0.2m,wave period is1.5s and wave length is3.5m.Main attention is paid to the impact pressure,velocity field and the effects of grid size on the characteristics of the flow field.The simulation results show that：the impact pressure on the wall is of some periodicity in time history but the peak of the impact pressure is of some randomness；different grid sizes will affect different reconstructions of the free surface,so that the speed and pressure of the flow field captured by the VOF method are different,and the finer the grid,the more accurate the captured impact pressure is.Key words:Fluent software；impact on coast；velocity field；numerical simulation0引言我国每年都遭受严重的台风灾害。
海底管道悬空治理数值模拟
文章编号押2096-4730穴2020雪05-0458-08·研究简报·海底管道悬空治理数值模拟单潜瑜1,2,白兴兰2,3(1.浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山316022;2.浙江海洋大学船舶与机电工程学院,浙江舟山316022;3.浙江省近海海洋工程技术重点实验室,浙江舟山316022)摘要：依据DNV-RP-F105规范,运用有限元软件ABAQUS构建了舟山海域某悬跨输气管道许可长度的计算模型。
从动力角度研究了边界条件和轴向力对悬跨段的影响,并计算了不同工况下的许可长度,发现结果与规范方法、避免涡激共振方法相符。
同时针对确定的悬跨管道进行数值模拟分析,对悬跨管道改变支撑尺寸、包裹长度等参数进行敏感性分析,根据位移响应时程曲线来确定更优的参数。
最后,综合治理效果与成本控制,将优化的钢架支撑和沙袋覆盖治理方案进行对比分析。
关键词：海底管道;管土耦合分析;悬跨管道;许可长度;悬空治理中图分类号：TE973.92文献标识码：ANumerical Simulation of Submarine Pipeline Suspension TreatmentSHAN Qian-yu1,2,BAI Xing-lan2,3(1.School of Port and Transportation Engineering of Zhejiang Ocean University,Zhoushan316022;2.School of Naval Architecture and Mechanical-electrical Engineering of Zhejiang Ocean University,Zhoushan316022;3.Key Laboratory of Offshore Engineering Technology of Zhejiang Province,Zhoushan316022,China)Abstract:According to the DNV-RP-F105,a computational model of the submarine gas pipe in Zhoushan is established to achieve a permissible free spanning length using the software ABAQUS.The influence of bound-ary conditions and axial forces on the suspended pipe is studied through dynamic analysis,and the allowable lengths under different cases are calculated,which are found to be consistent with the traditional method.The dynamic response of submarine pipelines are observed considering the pipe-soil coupling,and the sensitivity analysis of parameters,such as support size and package length of the suspended pipeline,is carried out.The better parameters are determined by the time history curve of displacement response.Finally,the hanging con-trol,such as optimized steel frame support and sandbag cover,are compare and analyzed according to the effi-ciency and cost.收稿日期:2019-02-26基金项目:国家自然科学基金(51879238);浙江省公益技术研究计划项目(LGF18E090008)作者简介:单潜瑜(1994-),男,浙江嵊州人,硕士研究生,研究方向:海底管道悬空治理的数值模拟.通信作者：白兴兰(1980-),女,教授,博士,研究方向:海洋管道结构动力分析与优化设计.E-mail:*****************第5期Key words:submarine pipeline;pipe-soil coupling analysis;free span pipeline;allowable length;suspen -sion treatment 在工程设计过程中,确定悬空管道的临界长度,一般采用以下方法[1]:(1)静态强度方法:运用MOUSEL -LI [2]确定的管道悬跨长度与管道内静弯曲应力之间的函数关系,最大静弯曲应力不超过材料许用应力,确定许可跨长;(2)动态响应方法:将避免共振作为控制条件来计算临界跨长,即在海流作用下不发生涡激共振;(3)极限分析验算:结合以上两种分析结果,基于DNV-RP-F105规范,以有限元法及Miner 线性累积损伤理论为依据,计算管道静应力及涡激振动引发的最大弯曲应力的合应力是否满足安全要求,确定管道悬跨长度。
海面空气阻力系数cd计算方法的研究
海面空气阻力系数cd计算方法的研究The research of the calculation method of sea surface air resistance coefficient cd随着科学技术的发展，海洋空气阻力系数cd也受到了越来越多的关注。
海洋空气阻力系数cd是海洋空气动力学研究中的一个重要参数，它可以反映海洋空气动力学特性，并且可以用来计算海洋空气动力学参数。
因此，研究如何计算海洋空气阻力系数cd是非常重要的。
With the development of science and technology, the sea surface air resistance coefficient cd has attracted more and more attention. The sea surface air resistance coefficient cd is an important parameter in the study of marine aerodynamics, which can reflect the aerodynamic characteristics of the sea and can be used to calculate the aerodynamic parameters of the sea. Therefore, it is very important to study how to calculate the sea surface air resistance coefficient cd.首先，我们可以使用实验方法来计算海洋空气阻力系数cd。
实验方法是通过测量海洋空气动力学参数，如流速、压力和温度，来计算海洋空气阻力系数cd的方法。
实验方法可以提供准确的海洋空气阻力系数cd，但是它的缺点是耗时耗力，而且实验条件受到实验环境的限制。
深海着陆车形体阻力分析及艏部型线优化设计
Journal of Mechanical Strength2023,45(5):1265-1270DOI :10.16579/j.issn.1001.9669.2023.05.035∗20220112收到初稿,20220225收到修改稿㊂海南省自然科学基金项目(2019RC260),三亚市院地科技合作项目(2019YD01),海南省重大科技计划项目(ZDKJ202016)资助㊂∗∗张子尧,男,1998年生,河北石家庄人,汉族,上海海洋大学工程学院硕士,主要研究方向为水下机器人优化设计㊂∗∗∗郭㊀威(通信作者),男,1971年生,辽宁沈阳人,汉族,中国科学院深海科学与工程研究所研究员,博士研究生导师,主要研究方向为水下机器人总体及控制技术㊁深海智能装备技术㊂深海着陆车形体阻力分析及艏部型线优化设计∗DEEP-SEA LANDING VEHICLE SHAPE DRAG ANALYSIS ANDBOW MODELED LINE OPTIMIZATION DESIGN张子尧∗∗1,2㊀周㊀悦1㊀孙㊀宇2㊀兰彦军2㊀郭㊀威∗∗∗2,3(1.上海海洋大学工程学院,上海201306)(2.中国科学院深海科学与工程研究所,三亚572000)(3.中国科学院大学,北京100049)ZHANG ZiYao 1,2㊀ZHOU Yue 1㊀SUN Yu 2㊀LAN YanJun 2㊀GUO Wei 2,3(1.College of Engineering Science and Technology ,Shanghai Ocean University ,Shanghai 201306,China )(2.Institute of Deep-Sea Science and Engineering ,Chinese Academy of Sciences ,Sanya 572000,China )(3.University of Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100049,China )摘要㊀为满足深海着陆车的大范围㊁长周期的海底作业需求,改善其水阻力性能以提高续航能力,基于计算流体力学建立深海着陆车在直航工况下的数值计算模型,利用Isight 软件结合SolidWorks 和Fluent,通过对着陆车艏部型线控制点参数化分析,确定关键设计变量㊂采用最优拉丁超立方法(Optimal Latin Hypercube Design,Opt LHD)选取样本点进行直航工况阻力计算,基于径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络构建了精度满足工程需要的阻力-设计变量近似模型,并采用自适应模拟退火(Adaptive Simulated Annealing Algorithm,ASA)算法进行着陆车艏部型线优化设计,优化后阻力值降低了14.24%,提高了其水动力性能㊂为深海着陆车的外形优化设计奠定了基础,也可为其他潜器的数值分析提供参考㊂关键词㊀深海着陆车㊀阻力㊀优化设计㊀艏部型线㊀计算流体力学(CFD )中图分类号㊀TP126Abstract ㊀Based on the computational fluid dynamics,a numerical model of deep-sea landing vehicle was established tomeet the requirements of deep-sea landing vehicle for large scale and long period submarine operation.The key design variableswere determined by parametric analysis of the control point of the landing vehicle bow modeled line,which was carried out in theIsight software through the combination with SolidWorks and Fluent.The optimal latin Hypercube method is used to select samplepoints for the direct navigation resistance calculation,an approximate model of design variable-resistance was established basedon the radial basis function neural network,and the optimal design of landing vehicle bow modeled line was carried out by using the adaptive simulated annealing algorithm.The optimized resistance is reduced by 14.24%,and the hydrodynamic performance is improved.This work provides a basis for the optimization design of the deep-sea landing vehicle and can also provide areference for the numerical analysis of other submersible vehicles.Key words㊀Deep-sea landing vehicle ;Drag ;Optimal design ;Bow modeled line ;Computational Fluid Dynamics(CFD )Corresponding author :GUO Wei ,E-mail :guow @ ,Tel :+86-21-88236267The project supported by Hainan Provincial Natural Science Foundation of China(No.2019RC260),the Sanya Institute andLocal Science and Technology Cooperation Project(No.2019YD01),and the Hainan Provincial Major Science and TechnologyProject(No.ZDKJ202016).Manuscript received 20220112,in revised form 20220225.㊀1266㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀0㊀引言㊀㊀ 海洋强国 战略加速了我国对深海领域的研究与开发㊂深海着陆车凭借成本低㊁海底通过性好㊁操作便捷等特点成为深海勘测的利器[1-2]㊂深海着陆车依赖自身携带的电池能量,进行大范围㊁长周期的海底作业,这对其续航能力提出很高的要求㊂良好的水动力外形可使水下航行器在航行过程中水阻力小,能够有效降低功耗从而提高其续航能力和航速[3]㊂近几年,计算流体力学(Computational FluidDynamics,CFD)技术因其精度高㊁成本低等优点被众多国内外学者广泛应用于水下装备阻力分析和外形优化设计领域㊂黎宙等[4]利用流体力学软件,对海底履带及矿机模型在海底行走工况进行了流场数值模拟,并对其外形进行了设计,得到了几种减小水阻力的优化模型㊂罗蔚林等[5]基于Isight软件,利用协同优化方法,构建自动化集成设计平台,确定了水下航行器壳体流线形式㊂孔维翔等[6]对仿蟹滑翔机器人外形进行了参数化建模,并基于第二代遗传算法开展外形优化计算,得到了升阻比显著提升的设计方案㊂BIDOKIM等[7]提出了一种将系统粒子群优化和自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)静态设计相结合的多学科协同优化方法,得到了水动力性能更优的AUV设计㊂本文以课题组在研的深海着陆车为研究对象,基于CFD方法开展着陆车水阻力的参数化建模与分析,进而确定控制艏部型线生成的关键设计变量㊂在Isight中采用径向基神经网络模型构建阻力-设计变量近似模型和自适应模拟退火算法来优化艏部外形参数的组合优化方式,在保证一定搭载能力下求解阻力最小化的艏部外形,以提高其续航能力㊂1㊀数值计算1.1㊀初始外形设计㊀㊀课题组在研的深海着陆车由浮力材㊁安装架㊁履带㊁起吊点等部分组成,其初始外形设计三维模型如图1所示㊂1.2㊀阻力求解模型建立㊀㊀当着陆车在海底爬行时,周围的海流为三维非稳态的不规则运动,即湍流状态㊂为准确描述流场的湍流状态,利用雷诺时均(Reynolds-Averaged Navier-Stokes,RANS)方程求解不可压缩流体,其方程如下[8]:∂(ρu i)∂t+∂xj(ρu i u j)=-∂p∂xi+∂∂xjμ∂u i∂x i-ρuᶄi uᶄj()+S i(1)图1㊀着陆车初始外形设计Fig.1㊀Initial shape design of the landing vehicle式中,t为流场中计算时间;ρ为流体密度;u i㊁u j分别为i㊁j方向速度;x i㊁x j分别为i㊁j方向坐标;μ为湍流黏度;p为压力;uᶄi㊁uᶄj分别为i㊁j方向脉动速度;S i为源项㊂在使用RANS法对湍流运动进行数值模拟时,由于ρu iᶄuᶄj的存在,使得RANS方程不封闭无法求解,必须通过建立湍流模型,确定雷诺应力项,对ρu iᶄuᶄj应力项作出假定从而使方程组封闭㊂本文采用RNG k-ε湍流模型,则有流动方程[9-10]为∂(ρk)∂t+∂(ρku i)∂x i=∂∂x i(σkμeff)∂k∂x iéëêêùûúú+㊀㊀㊀㊀G e+G b-ρε-Y M+Sk㊀㊀㊀㊀㊀(2)∂(ρk)∂t+∂(ρεu i)∂x i=∂∂x i(σkμeff)∂k∂x iéëêêùûúú+㊀㊀㊀㊀㊀㊀C1εεk(Gε+C3εG b)-C2ερε2k-Qε+Sε(3)式中,k为湍流动能;ε为耗散率;G e㊁G b为湍流动能k的产生项,分别由平均速度梯度和浮力引起;Y M表示可压缩湍流中波动膨胀对总耗散率的贡献;μeff为等效黏度,μeff=μ+μt;C1ε㊁C2ε和C3ε为模型常数,值分别为1.42,1.68,1;σk和σε为湍流Prandtl数,分别与湍流动能k和耗散率ε对应;Qε为ε方程中的附加源;S k和Sε是自定义项㊂1.3㊀阻力求解分析㊀㊀着陆车在海底稀软底质环境下作业时受到与海底流变材料间的相互作用与水阻力的影响,常处于不超过1节的低速直航及转向运动状态,且其所受阻力随速度而变化㊂考虑到着陆车在转向时速度近乎为0,可忽略转向状态下水阻力,为此本文针对着陆车的形体阻力计算和优化主要考虑在直航工况下㊂为方便计算,选取简化实体,忽略起吊点㊁释放器等次要附体㊂为保证与真实流场几何相似,对计算域及网格划分结果敏感性分析后,着陆车计算域网格划分结果如图2所示㊂基于Fluent求解航速为1节的直航工况,应用分离求解器,选取海水密度为1025kg/m3,动力黏度为㊀第45卷第5期张子尧等:深海着陆车形体阻力分析及艏部型线优化设计1267㊀㊀图2㊀深海着陆车计算域网格划分结果Fig.2㊀Landing vehicle computational domain meshing results1.313ˑ10-3Pa ㊃s,环境压力设置为作业深度4500m处所受压力为45MPa,求解后该工况下深海着陆车所受阻力F 为189.71N,仿真结果如图3所示㊂来流因着陆车艏部曲线的阻碍作用出现了流动分离的现象,分别在艏部正面和上㊁下表面形成高低压强区域,使得艏部局部受压明显,不利于着陆车的直航㊂因此通过优化浮力材艏部型线以降低阻力为着陆车外形设计的主要任务㊂图3㊀直航工况下数值仿真结果Fig.3㊀Numerical simulation results under direct flight conditions2㊀艏部型线参数化分析2.1㊀关键设计变量选取㊀㊀深海着陆车艏部型线不是由标准函数定义的曲线,无法直接改变函数自变量进行优化[11]㊂因此本文通过参数化建模,确定艏部型线控制点,进而采用样本曲线拟合生成艏部型线,并以此为依据完成对浮力材艏部的优化设计㊂艏部型线参数化过程中,选择A ㊁B ㊁C ㊁D ㊁E 为五个控制点用于控制曲线生成,如图4所示㊂图4㊀着陆车艏部型线及控制点Fig.4㊀Landing vehicle bow line and control points为保证着陆车主体尺寸及各组件间的几何关系不变,固定C 点X 方向的偏移和D ㊁E 点的Y 方向偏移㊂有设计变量为A ㊁B 点的X ㊁Y 方向偏移即x A ㊁y A ㊁x B ㊁y B ,C 点的Y 方向偏移y C ,D ㊁E 点的X 方向偏移即x D ㊁x E ㊂为优化参数化设计方案,设计测试样本为81组㊂基于Isight 构建协同优化平台,应用试验设计方法得到多组试验数据点,并通过SolidWorks 和Fluent 协同得到每个试验数据点下对应的阻力值,即样本点㊂对样本点后处理,设计变量灵敏度分析结果如图5所示㊂图5㊀设计变量灵敏度分析直方图Fig.5㊀Design variable sensitivity analysis histogram由图5可知,对响应值阻力F 影响最为显著的为x A ㊁y A ㊁x B ㊁y B ㊂因此,本文选取x A ㊁y A ㊁x B ㊁y B 为设计变量㊂2.2㊀设计变量可行域确定㊀㊀为保证着陆车主尺度参数不变及浮力材艏部为光滑且外凸,无局部凹陷㊁钝体状,分析了不同的取值范围下所得到的型线,确定如图6所示的设计变量可行域㊂A 点被限制在C ㊁D 点连线与C ㊁D 点为端点的弧内,即范围α;同理B 点被限制在范围β内,则设计变量可行域如式(4)所示:(x A +1071.26)2+(y A -212.25)2<288.212y A>-0.397x A -417.294(x B +984.57)2+(y B +10.82)2<380.022y B <1.25x B +1797.51ìîíïïïïïï(4)式中,x A ɪ[-1342.87,-1098.63],y A ɪ[115.86,499.16],x B ɪ[-1342.87,-998.63],y B ɪ[-390.84,115.83]㊂图6㊀设计变量可行域Fig.6㊀Initial shape design of the landing vehicle3㊀阻力-设计变量近似模型建立3.1㊀样本点生成㊀㊀在式(4)的范围内,采用最优拉丁超立方法㊀1268㊀机㊀㊀械㊀㊀强㊀㊀度2023年㊀(Optimal Latin Hypercube Design,Opt LHD )生成200组样本进行直航阻力参数化分析,完成 三维重构模型建立-网格划分-流场仿真 的计算流程,所得样本点及阻力响应值,见表1所示㊂表1㊀阻力试验设计响应值Tab.1㊀Resistance test design response values|x A |/mm|x B |/mm|y A |/mm|y B |/mmF /N11332.2031116.578322.393279.262177.10521343.8631132.317320.372274.569167.0552001336.8451150.861319.703263.305175.6573.2㊀基于径向基神经网络的阻力-设计变量近似模型建立㊀㊀径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络模型是一种单隐含层(中间)的三层前向神经网络,具有精度高,鲁棒性强等优点[12-13],因此本文基于RBF 构建阻力与设计变量间的近似模型,减少调用CAE 分析计算的次数,提高优化效率㊂本文的RBF 神经网络为4ˑ3ˑ1结构,输入层(Input)为A ,B 两点,横纵坐标数值即x A ㊁y A ㊁x B ㊁y B ;隐含层选用高斯分布函数;输出层(Output)为阻力响应值F ,采用线性函数输出㊂隐含层选取高斯基函数H =[h 1,h 2,h 3]T ,如h η=exp(- x -c η 22b η)㊀η=1,2,3(5)㊀㊀RBF 神经网络的输出为y =W H(6)式中,c η=[c η1,c η2,c η3]T 为第η个隐含层神经元高斯基函数的中心向量;b η=[b η1,b η2,b η3]T 为第η个隐含层神经元高斯基函数的宽度;W 为RBF 神经网络输出层权值矩阵;y 为隐含层输出㊂在Isight 中,Approximation 模块选取RBF 神经网络,对表1中200个样本点训练,建立阻力-设计变量近似模型,基于近似模型的阻力随设计变量的变化如图7所示,分别对应阻力与每两组设计变量的关系,共4组㊂3.3㊀误差分析㊀㊀基于负相关系数R 2进行误差分析,其与1的接近程度体现了近似模型拟合精度的高低[14]㊂R 2计算公式为R 2=1-[ðn λ=1(F λ-F ^λ)2ðn λ=1(F λ-F -λ)2](7)式中,n 为所选样本数;F λ和F -λ为基于CFD 计算响应值及其平均值;F ^λ为基于RBF 近似模型拟合值㊂基于所建立的RBF 阻力-设计变量近似模型,重图7㊀基于近似模型的阻力随设计变量的变化Fig.7㊀Variation of resistance with design variables based onapproximate models新生成20个测试样本作为阻力预测值,与表1中CFD 仿真计算值对比,拟合效果如图8所示㊂该模型的R 2为0.97269,接近1,可代替CFD 仿真进行优化㊂图8㊀直航阻力预测值与计算值对比Fig.8㊀Comparison of predicted and calculatedvalues of direct flight resistance4㊀外形优化设计与仿真分析4.1㊀优化模型建立㊀㊀在优化设计的过程中会涉及三个要素:设计变量㊁约束条件和目标函数[15]㊂本文中:1)设计变量㊂x A ㊁y A ㊁x B ㊁y B ,其可行域为式(4)所示㊂2)约束条件㊂为保证着陆车阻力降低,同时仍有一定的搭载能力以满足作业需求,基于响应面模型(Response Surface Method,RSM)对重构后的所有模型主尺度数据拟合,浮力材内可提供容积V 与四个设计变量存在着如式(8)的关系:V =1.8944x 3A +7.5252x 3B -14.1820y 3A +20.1876y 3B-7965.719x 2A-26679.426x 2B+12224.41y 2A-㊀第45卷第5期张子尧等:深海着陆车形体阻力分析及艏部型线优化设计1269㊀㊀17861.379y 2B +10964238.59x A +31625335.178x B-5714926.149y A +5259516.467y B +386.004x A x B +236.239x A y A +1628.092x A y B -1807.606x B y A +1447.039y A y B(8)当A ㊁B 两点处于C ㊁D ㊁E 连线上时,有着陆车浮力材内可提供容积V min =3.07m 3㊂与式(8)联立,有约束条件为V =1.8944x 3A+ +1447.039y A y B ȡ3.07ˑ106(9)㊀㊀3)目标函数㊂以直航工况下深海着陆车阻力F 最小为优化目标,即目标函数表达式为f (x A ,x B ,y A ,y B )=min(F )(10)㊀㊀则有,针对阻力F 的优化模型为min㊀Fs.t .㊀V =1.8944x 13+ +1447.039y 1y 2ȡ3.07ˑ106DV㊀A ɪα,B ɪβìîíïïïï(11)4.2㊀优化结果与分析㊀㊀自适应模拟退火算法(Adaptive SimulatedAnnealing Algorithm,ASA)具有全局搜索寻优能力强㊁计算效率高和收敛性能好等特点[16]㊂因此本文利用ASA 算法进行着陆车艏部外形最优化设计㊂通过ASA 算法对基于RBF 的阻力-设计变量近似模型全局优化,主要步骤:①给定初温,生出最初解,并将其作为最优解;②扰动产生新解,根据Metropolis 准则判断新解是否优于最新解;③满足算法终止准则后结束运算;④输出搜索结果㊂本文给定初温t =10,最大迭代次数为12000㊂迭代至10456步时有优化结果F min =162.686N㊂当达到最低阻力时,参数优化结果如表2所示㊂相比原始方案,阻力降低了14.24%,近似模型寻优结果与CFD 仿真结果相差0.59%㊂表2㊀计算结果对比Tab.2㊀Comparison of calculation results|x A |/mm |x B |/mm |y A |/mm |y B |/mm F /N 初始Initial 1329.9111133.144269.161326.556189.71优化Optimized 1334.8181127.874319.596258.093162.686CFD1334.8181127.874319.596258.093163.660优化后艏部型线对比,如图9所示㊂优化后的型线更加符合流线型的设计,优化后浮力材内可提供容积从3.176m 3变为3.139m 3,仅降低了1.2%,且符合设计要求㊂对优化设计进行数值模拟,选取相同的直航工况,数值仿真结果如图10所示,优化设计与初始设计具有图9㊀优化前后艏部型线对比Fig.9㊀Comparison of bow shape before and after optimization相似的压力分布㊂相比初始设计的原始外形,面积更小的高压区更集中出现在艏部的迎流部分,且优化后压力值明显小于初始设计;优化设计的低压区更集中在浮力材艏部与上㊁下表面的交界处,分布更加均匀,且优化后低压区压力值明显小于初始设计㊂这表明优化设计具有更好的水阻力性能㊂图10㊀初始设计与最优设计的压力分布对比Fig.10㊀Comparison of pressure distribution between initial and optimal5㊀结论㊀㊀本文针对深海着陆车的长周期㊁大范围的作业需求,围绕正在研制的深海着陆车进行了阻力参数化建模与分析,进行艏部曲线的优化设计,得出如下结论:1)基于CFD,通过Fluent 软件对深海着陆车直航工况下阻力情况进行了研究,通过对数值模拟结果分析,确定了艏部曲线为设计目标㊂2)进行了设计变量对于响应值F 的灵敏度分析,选取了构成艏部曲线关键点A ㊁B 点的横纵坐标,即x A ㊁y A ㊁x B ㊁y B 为设计变量,并确定了其可行域㊂3)在Isight 软件中采用了试验设计法生成样本点,通过RBF 神经网络模型构建阻力-设计变量近似模型和ASA 算法优化艏部外形的组合优化方式,得到优化后艏部型线,使相同工况下的阻力降低14.24%,提高了该型着陆车的水动力性能㊂参考文献(References )[1]㊀郭㊀威,孙洪鸣,徐高飞,等.全海深着陆车着底冲击特性与集中应力结构改进[J].中国机械工程,2021,32(7):867-874.GUO Wei,SUN 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海洋数值模拟
大洋边缘，不一定浅
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4
1.2 物理海洋学及其研究方法
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Oceanology & Oceanography
There is a basic difference between the terms oceanography and oceanology.
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Physical Oceanography
Physical Oceanography is the study of the physical processes in the ocean and the interaction of the ocean with the atmosphere.
Calculations of turbulence are difficult. The ocean is
turbulent, and any oceanic model capable of resolving the turbulence needs grid points spaced millimeters apart, with time steps of milliseconds.
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第二章 海洋运动控制方程组
2.1 连续介质假设 2.2 描写流体运动的两种方法 2.3 海水运动控制方程组 2.4 物质输运方程
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2.1 连续介质假设
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Part 1
1.流体的微观结构特点：不均匀、离 散、随机；
统计物理，从分子和原子运动出发， 统计平均
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基于 OSG 的海洋漫游场景开发
基于OSG的海洋漫游场景开发陈宁, 聂垒鑫, 刘炜, 龚嫚, 王之民【摘要】针对海上环境气候复杂,模拟困难等原因,本系统在基于OSG三维渲染引擎的基础上,借助OsgOcean场景实现了第一视角的海洋场景漫游,包括船舶模型的调换,天气变化,键盘事件响应来控制船舶运动.首先通过将OSG视景窗口嵌入MFC框架下,并在OSG核心类cOSG中响应海洋场景的生成；其次在模型节点中通过添加和移除节点，动态实现船舶模型的加载和转换,然后通过天空盒中阳光在海面产生的不同光照效果,利用着色器,渲染不同气候下海面的颜色；最后通过OSG三维渲染引擎中的粒子效果,将自定义粒子模块实时加载到场景中,用来模拟大自然中的雨、雪效果.【期刊名称】江苏科技大学学报（自然科学版）【年(卷),期】2013(000)004【总页数】5【关键词】OSG；海洋漫游；船模虚拟仿真实际上是一种可创建和体验虚拟世界的计算机系统.此种虚拟世界由计算机生成,可以是现实世界的再现,亦可以是构想中的世界,用户可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互.它是以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界,通过三维眼镜、数据手套等辅助传感设备,提供用户一个观测虚拟世界并与之交互的三维界面。
用户可直接参与探索仿真对象在所处环境中的作用与变化,并产生沉浸感.目前常用的视景仿真软件有Vega，QUSET 3D，Creator等,但是OSG相比它们来讲,仿真效率更高,渲染效果更加优秀.OSG是一个开源的场景图形管理开发库,主要为图形图像应用程序的开发提供场景管理和图形渲染优化功能.它使用可移植的ANSI C++编写,并使用已成为工业标准的OpenGL底层渲染API.因此,OSG具备跨平台性,可以运行在Windows，Max OS X和大多数类型的UNIX和Linux系统上.OSG是公开源代码的,它的用户许可方式为修改过的GUN宽通用公共许可证.1 系统框架及海洋场景的生成本系统是利用MFC结合OSG实现海洋场景.利用OSG2.8.2和VC2008平台,编译OsgOcean1.0.1,并与MFC框架结合,开发了海洋漫游系统.系统框架如图1.OsgOcean是欧盟VENUS计划中的一部分开源代码,利用CMake软件编译OsgOcean1.0.1,把生成的OsgOcean.dll文件导入OpenSceneGraph-2.8.2的bin目录下,通过VC2008平台就能把OsgOcean移植到MFC中实现人机交互[1,5-6,8-9].利用OSG中的智能指针osg::ref-ptr定义两个变量oceanSurface和oceanScene,并分别赋值:oceanSurface=new osgOcean::FFTOceanSurface(64, 256, 17, osg::Vec2f(1.1f, 1.1f),12.0f,1000.0f, 0.8, 1e-8, true, 2.5, 10.0f, 256);∥参数含义(网格大小,分辨率,网格个数,风向,风速,海面深度,放射衰减,浪的大小,是否波动,波动幅度,循环时间,帧数)oceanScene=new osgOcean::OceanScene(oceanSurface);添加对应的事件操作器:viewer->addEventHandler(oceanSurface->getEventHandler());viewer->addEventHandler(oceanScene->getEventHandler());添加相机操作器,并设置观察者的位置、视点和方向,最后把场景添加到viewer，即显示窗口.添加天空盒、水花及反射,嵌入MFC结构中,生成OsgOcean场景,点击生成海洋.运行VC2008,效果如图2.2 系统功能2.1 船舶模型的加载在虚拟仿真动画中,船舶的运动是由矩阵操作的,需要实时对船舶的位置和姿态进行回调,以便实现船舶在海洋场景的运动.在OSG中,设置有osg::Node,osg::Drawable,osg::Camera等的回调.通常osg::Node可以在OSG执行更新和拣选遍历时进行回调;而osg::Drawable可以在拣选和绘制遍历时进行回调;osg::Camera可以在更新遍历时进行回调.在osg::NodeCallback类中,操作operator()非常关键,回调的操作代码都在其中.virtual void operator()(osg::Node* node, osg::NodeVisitor* nv){traverser(node,nv);},第1个参数是关联的节点地址,第2个参数是节点访问器[2].创建回调方案如下：1) 编写继承自osg::NodeCallback类的新类class BoatPositionCallback.定义回调函数:class BoatPositionCallback: public osg::NodeCallback;2) 重载operator()方法,实现场景的动态更新.定义船舶运动矩阵osg::Matrix mat,赋值mat=osg::computeLocalToWorld(nv->getNodePath())，得到回调节点的绝对坐标.定义float类型的变量height和osg::vec3f类型的normal,赋值height=oceanScene->getOceanSurfaceHeightAt(pos.x(), pos.y(), &normal)，实时传递海面的高度,并把mat赋值给船舶模型节点mModel,就能实现船舶随海面高度变化而变化的效果.3) 初始化一个回调实例,关联到对象.在MFC框架中定义cOSG类,这个类是实现OSG渲染的功能函数,在cOSG类中定义函数void cOSG::AddContainership(),在其中设置回调实例,setUpdateCallback(new BoatPositionCallback);据类似原理,本系统加载了游轮、集装箱船和拖船3种船型,运行效果如图4.2.2 天气控制本系统可以实现3种天气的转换,实现原理是对3种天气的天空体进行贴图,并设置有海面,浪花,雾，阳光颜色及阳光发散效果.3种天气效果如图5.雨雪效果利用OSG粒子系统进行模拟实现,osgParticle能够高效模拟粒子系统,生成非常真实的效果.在OSG预定义的粒子系统中,大部分采用的是布告板与色彩融合技术生成粒子.本系统定义了一个class RainAndSnow类管理天气,利用osgParticle::PrecipitationEffect定义两种天气peRain和peSnow,并把浓度设置为0.5.代码为peRain->rain(0.5f),peSnow->snow(0.5f),把它们添加到场景管理节点中,实现动态的控制天气.实现效果如图6.在天气控制函数中添加m-fdensity变量,并添加键盘事件响应,每次按下“+”按键,对应的m-fdensit变量会自增,m-fdensity+=0.1,再利用peRain->rain(m-fdensity),peSnow->snow(m-fdensity)以实现雨雪的动态控制.效果如图7.2.3 视点跟随视点跟随原理是将船舶运动矩阵和相机(视口)矩阵关联起来,使船舶运动和视角观察矩阵同步,根据这个原理本系统定义了一个视点跟随矩阵class Follow继承自osgGA::MatrixManipulator类,把船舶运动矩阵mat传递给相机矩阵[3-4].其中virtual void setByMatrix (const osg::Matrixd &matrix),virtual void setByInverseMatrix (const osg::Matrixd &matrix),virtual osg::Matrixd getMatrix(),virtual osg::Matrixd getInverseMatrix () 4个虚函数是实现跟随的关键.在getMatrix()函数中mat=osg::Matrixd::rotate(osg::PI-2, osg::Vec3(1, 0, 0)) * osg::Matrix::translate(m-vPosition) * cameraMatrix,先旋转世界坐标系,平移到船舶上适合的位置,按照船舶的运动矩阵运动.船舶位置的更新需要重载osgGA::MatrixManipulator中的handle()函数,即每帧更新矩阵位置,case(osgGA::GUIEventAdapter::FRAME):updateCametaMatrix(),每帧更新相机位置.如图8.2.4 实验室平台的使用视景渲染工作结束以后,通过预留的外部接口,将Matlab中Simulink模块的实船运动数学模型计算结果从数据库中读取出来并赋值给船舶运动矩阵,相应的车钟信号和油门信号通过研华采集卡采集并转为数字信号传递给数据库,再从数据库传递给Simulink模型的输入端,实时仿真船舶运动,如图9.3 结论目前,OSG可以在多种平台及操作系统上运行,作为一门近几年才发展起来的新兴仿真工具,已经得到了国内外多公司和研究机构的关注.OSG已经应用于高端制造,虚拟装配,虚拟展示,教育学习,数字城市等方面[7,10].OSG结合了计算机图形学,空间矩阵原理和计算机编程技术,通过本系统的开发得出以下结论:1)利用OsgOcean和MFC的结合,实现了可以人机交互的海洋场景漫游;2)通过搭建海洋场景的视景仿真,实现了键盘和数据库控制船舶运动,包括航向、速度,实现了风雪气候转换、视角切换,以及船舶模型动态更换.参考文献[1] Tessendorf J.Simulating ocean water[C]∥Proceeding of ACM SIGGRAPH.New York: ACM Press,2001:348-367.[2] 肖鹏,刘更代,徐明亮. 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Matching degree between tank′s motion and terrain based on the technology of intersection detective[J].Journal of Jiangsu University of Science and Technology:Natural Science Edition,2012,26(4): 357-360.(in Chinese)doi:10.3969/j.issn.1673-4807.2013.04.017基金项目：江苏省高校科研成果产业化推进基金项目(JHB2011-41)(责任编辑：童天添)。
海洋表层温度剖面数值模拟
海洋表层温度剖面数值模拟张扬;孙志林;张欣【期刊名称】《热带海洋学报》【年(卷),期】2014(33)6【摘要】The vertical water temperature profile in the upper few meters of the ocean is essential for calibrating the sea surface temperature (SST) from remotely sensed surface radiation fields. Also, a reliable way to predict the sea water temperature profiles is necessary for many oceanographic applications, since high temporal and spatial coverage of surface profile observations are impractical. Based on several full sets of meteorological data and observed near-surface ocean temperature, measured in the Gulf of California during the Marine Optical Characterization Experiment (MOCE-5), a numerical model is made to simulate the vertical temperature profiles for the upper 20 meters of the ocean, consideri ng both the sun’s radiation and the cool skin effects. The simulated cool skin thickness can refine meshes near sea surface, because of which, the model can better estimate the sea surface cooling effect. Comparing the simulation results and observed data, the result shows that SkinDeEP didn’t catch the cool skin layer, and the experiment method needs to be refined. The computation results are in reasonable agreement with the observed vertical temperature profiles in the ocean, and better simulation within the top 20 cm especially 1 cm is made by the model withXin-Yang cool skin layer model.%遥感测量海水表面温度(SST)需用海表面以下实测温度资料加以校正，由于长时间大范围进行海洋表层海水垂向温度剖面野外观测非常困难，建立经有限资料验证的数值模型十分重要。
台风对海洋环境的影响：探究台风对海洋水温、海流及珊瑚礁等的影响
台风对海洋环境的影响：探究台风对海洋水温、海流及珊瑚礁等的影响引言自然灾害是地球上一种常见且具有破坏性的现象，其中，台风是发生在西太平洋和印度洋的热带气旋。
台风不仅对陆地造成严重破坏，同时也对海洋环境带来重要影响。
本文将探究台风对海洋水温、海流及珊瑚礁等方面的影响，并分析这些影响对海洋生态系统的影响。
1. 台风对海洋水温的影响1.1 台风引起的水流混合当台风经过海洋时，强风和大浪将混合海洋表面的水体，使之发生垂直混合。
这种混合过程可将温暖的水体与深层冷水混合在一起，导致海洋表面温度下降。
1.2 剧烈的风暴增加蒸发台风的强风和高湿度的环境条件会导致海洋表面的水分蒸发增加。
这将导致海洋表面的水体温度下降，因为蒸发涉及能量从水体中流失。
1.3 台风风暴潮导致海洋水温升高台风期间，风暴潮会随着强风的推动而涌上陆地。
风暴潮中的海水通常比海洋中的水要暖，因为由于台风的强风作用，海水被推向海岸并累积热量。
这将导致海洋表面的水体温度升高。
2. 台风对海洋海流的影响2.1 台风产生剧烈的海洋涡旋台风的潜力旋性极强，会在其路径上产生强大的涡旋。
这些涡旋会对海洋表面的水流产生强烈的影响，导致海流方向发生变化。
2.2 台风对海洋风场的影响台风的强风会改变海洋表面的风场分布。
这将导致海洋上的风向和风速发生变化，进而影响海洋表面的水流运动。
2.3 台风对深层海洋环流的影响台风引起的上层混合过程可以影响到深层的海洋环流系统。
这些深层的环流系统对全球的海洋循环和海洋生物多样性有着重要作用。
3. 台风对珊瑚礁的影响3.1 台风引起的海水温度变化对珊瑚生长的影响台风引起的海水温度变化对珊瑚生长有着重要影响。
过热或过冷的海水温度都会对珊瑚造成损害，从而影响珊瑚礁的生态系统。
3.2 台风引起的浪涌对珊瑚礁的影响台风带来的强大浪涌会对珊瑚礁造成直接的物理损害。
大浪可以击碎珊瑚骨架，导致珊瑚动物无法正常生长和繁殖。
3.3 台风引起的沉积物悬浮对珊瑚礁的影响台风携带大量的泥沙沉积物，使之悬浮在海水中，这会对珊瑚礁的生存造成威胁。