有限元/边界元耦合方法在海洋生物目标强度特性研究的应用

目标强度特性是海洋生物声学识别与资源量评估的重要依据,其中,基于近似几何体和声阻抗特性的理论模型法是研究海洋生物目标强度的重要手段。由于对几何形态近似处理以及数值求解方法的限制,传统理论模型对声波频率、入射方位以及目标声阻抗、形态尺寸等均有各自不同的适用范围,单一模型难以满足不同种类或同一种类但不同尺寸海洋生物的目标强度求解。该文尝试将逐渐见诸应用的有限元/边界元耦合方法用于海洋生物目标强度特性研究,分别以球形生物、纺锤形鱼类尾明角灯鱼(Ceratoscopelus warmingii)和细长形浮游动物南极大磷虾(Euphausia superba)为例进行仿真计算,并与相适应的经典理论模型进行对比分析。结果表明,对于球形生物,有限元/边界元耦合方法与解析模型的目标强度频响曲线完全吻合;对于纺锤形鱼类,有限元/边界元耦合方法可有效弥补基于模态级数解的形变圆柱体模型在中低频和两端入射时的准确性问题;对于细长形浮游动物,有限元/边界元耦合方法与畸变波玻恩近似模型高度吻合。综上,有限元/边界元耦合方法对多种海洋生物目标强度求解均具有较好的适用性,未来有待进一步结合实验测定进行验证。

基于多层水平变化浅海海底模型的低频反演方法

准确获取海底声学参数对声场分析、声纳应用等具有重要意义.反演是获取海底声学参数的重要手段之一.为了避免反演中的多值问题,地声反演往往尽量减少待反演参数,多采用单层或双层水平不变地声模型,反演后的声学参数仅能在有限频段应用,难以同时应用于较宽频段.本文以实验中浅地层剖面仪测量的海底沉积层分层结构为基础建立地声模型,采用多物理量分步联合手段反演各沉积层声学参数,并通过匹配场定位、后验概率分析、采样等手段对反演结果进行验证.将反演结果与单层等效地声模型反演结果进行对比分析,结果说明,本文建立的多层水平变化海底声学参数更接近真实情况,可以应用在较宽频段范围,解释不同声学现象,且精度更高.

西北太平洋海域表层浮游动物群落结构与其环境因子的关系

2020年5月底至8月初在西北太平洋海域(41°11′24″—48°06′09″N,162°15′52″—169°34′09″E)进行了27个站位的浮游动物大面积调查,共鉴定出6个门类,28个浮游动物的主要类群,浮游动物的平均丰度为66.61 ind·m^(-3).该海域浮游动物的优势种为桡足类中的新哲水蚤(Neocalanus plumchrus)和太平洋哲水蚤(Calanus pacificus),其出现频率分别为88.9%和92.6%.浮游动物的平均丰度总体上呈现由北向南降低的趋势,多样性指数高值区主要位于调查海域中东部和东南部.浮游动物群落丰度与环境中叶绿素a(Chla)、PO_(4)^(3-)、SiO_(3)^(2-)具有正相关性,与温度和盐度具有负相关性.研究表明,该海域浮游动物的分布特征与水文环境特征契合度较高,其中温度、盐度及营养盐的分布差异是构成浮游动物空间格局分布差异的主要原因.

一种水下节流阀压力和温度补偿装置

水下节流阀是集机、电、液为一体的复杂系统,具有调节油气井生产流量、稳定介质压力、控制油气层能量、延长自喷期、优化油气井生产等功能,其服役环境恶劣,其中水下压力及温度变化就是水下节流阀首当其冲的一个技术难题。设计研发了一款应用于水下节流阀在水下工作期间由于内外压及温度变化引起的压力变化的补偿装置,该补偿装置已成功安装在水下节流阀中,并通过了相关测试,带有补偿装置的水下节流阀已在渤海海域开始服役,取得了良好的使用效果。

水下油管悬挂器金,属密封设计及有限元分析

在水下油气开采领域中,水下采油树是水下油气田开发中重要的井口控制装置,油管悬挂器是水下采油树必不可少的重要组成部分,金属密封是油管悬挂器的重要零部件,金属密封性能的好坏决定着水下采油树的工作效率。为了保证水下采油树的高效工作和使用寿命,避免水下采油树因密封问题出现损伤。对油管悬挂器的金属密封进行有限元设计分析,保证水下油管悬挂器金属密封的可行性。分析结果表明,金属密封的密封能力和稳定性符合设计要求。

深远海线性内波条件下声场时间相关性的空间分布

深海声场特定的干涉结构导致其时间相关性的空间起伏,研究这种空间特性可以为水声信号的探测与处理提供重要参考。利用抛物方程声场仿真模型,联合Monte-Carlo数值方法计算分析了深远海线性内波条件下声场时间相关性的空间分布特性。与现有的研究相比,给出了时间相关性的距离和深度起伏特征。结果表明,当接收达到一定距离,声场时间相关性的空间分布具有与声场干涉条纹类似的结构,声场干涉越强,时间相关性越好。此外,声源频率和声速标准差的变化会引起时间相关性空间分布规律的改变,且会聚区传播模式下的改变强于深海声道传播模式。

粗糙海底波导中信号的时间反转时空聚焦

对粗糙海底波导中信号的时间反转时空聚焦进行仿真研究。利用数值计算分析不同海底粗糙度RMS(平均起伏高度)下的聚焦效果,并与平整海底时作比较。研究结果表明:在本研究计算参数范围内,粗糙海底的RMS越大散射强度越大,信号在声源处的时间反转时空聚焦效果比平整海底时稍有减弱,但随着RMS增大无明显减弱。因此,时间反转技术适用于粗糙海底波导中的目标探测。

大学生教学质量满意度调查与分析——以湖北科技学院为例

随着我国高校改革的不断深入,高等教育事业有了很大的发展,与此同时,教学质量问题已成为社会关注与忧虑的焦点。通过对教学质量满意度进行界定和分类,在对高校大学生样本进行分析的基础上,从课程设置、课堂教学、实践教学、教学设施、教学管理五个方面对教学满意度进行研究。对学生满意度调查数据统计分析的基础上所得出的结论和建议,为湖北科技学院进一步提高本科教学质量提供决策参考,同时为其他地方院校促进教学质量起到借鉴作用。

浅海大孔径水平阵列频移补偿定位方法

浅海波导中简正波干涉使得声场水平相关随距离出现振荡,利用声信号水平距离-频率干涉规律推导了不同阵元接收信号间的频移补偿关系式,结合大孔径阵列阵元空间分布离散度高的特点提出适用于声源频谱缓变信号的定位方法。利用频移补偿量随声源位置的变化,将两两阵元组合输出的模糊度平面叠加实现水平二维平面定位。仿真结果表明方法定位性能良好,对环境参数失配宽容性好。频移补偿后的线性相位关系有效提高了接收信号间的相关性,进而提升大孔径阵列的处理增益。阵列的孔径优势提高了空间分辨能力,模糊度平面峰值-背景比高。海试数据验证表明,10~80 km测距结果平均相对偏差为5.68%,二维平面内定位结果平均距离偏差为0.78 km。

浅水水下井口连接器设计与应用

针对现有的深水水下井口连接器体积大、结构复杂且制造成本高的问题,考虑浅水水下作业环境,设计了一种浅水水下井口连接器(EZ-LOCK),该连接器通过压盖、卡块和顶丝与井口型面的机械配合,实现水下采油树和水下井口的锁紧和解锁。根据浅水水下钻完井作业工况载荷,对水下井口连接器进行了作业流程模拟和局部失效评估,结果表明该水下井口连接器设计结构合理,未发生局部失效。依据API 17D标准对水下井口连接器工程样机开展了性能验证试验,进一步验证了水下井口连接器的使用性能和可靠性。研制的浅水水下井口连接器结构简单,安全可靠,成本低,潜水员水下操作方便,目前已成功在渤海完成了海上试验并开始示范应用。本文研究成果为浅水水下井口和采油树系统的应用打下了基础。

一种长距离高效驱动水下可回收式节流阀的设计

水下采油树水下节流阀是集机、电、液为一体的复杂系统,具有调节油气井生产流量、稳定介质压力、控制油气层能量、延长自喷期、优化油气井生产等功能,其服役环境恶劣,精准流量调节要求高,且须具备耐外部海水压力和海水冲蚀、远程控制、电信号传输及数据反馈等。根据实际油气田的开发需求,设计了一种可实现长距离远程高效驱动、可回收式的水下节流阀,包括节流阀阀体、阀芯、驱动器、连接器等核心部件,并基于油气井产量、出砂量完成了节流阀流量系数计算及冲蚀风险分析,并对关键金属密封进行了有限元模拟。模拟结果表明,所设计的节流阀功能可靠,所计算的流量系数可根据油气井设计产量选择使用,在渤海海域浅水油气田开发中具有较好的推广应用价值。

水下井口套管悬挂器的结构设计与强度分析

常规的芯轴式套管悬挂器与密封设计为一体,密封的更换与返修都比较困难。针对该难点,以API 17D和API 6X为主要设计依据,结合现场的实际工况,自主设计了一种适用于346 mm(1358″)高压井口和244 mm(958″)套管的套管悬挂器。该套管悬挂器与密封装置相互独立,提高了密封装置更换和返修的效率。根据载荷要求和渤海海域的实际工况,建立了套管悬挂器的力学模型,并对其进行了有限元分析。

水中弹性圆柱体声散射实验研究

对水中弹性圆柱进行声散射实验研究,结合弹性体的共振散射理论验证实验结果。在实验中得到较好的时域散射波形,与理论得出的时间间隔吻合,并利用准谐波法得到目标的形态函数,该结果与理论一致。文章使用维格纳威利(Wigner-Ville)分布来分析散射信号的时频关系,得到时频联合分布图,从中看出散射信号中存在频散现象和时间延迟现象。

气象条件对e型杂交稻的影响

为合理安排e型杂交稻播栽期以及防御不利气象条件的影响,通过e型杂交稻的分期播种资料找出对其影响的关键气象要素及阶段,对e型杂交稻新组合不同播种期的主要性状进行分析,并与其对应的气象条件进行相关分析。结果表明,e型杂交早稻对气象条件要求最敏感的时期是始穗前后0～10 d,而e型杂交晚稻对气象条件最敏感的时期则是始穗前0～10 d;e型杂交早稻最适播种期为3月下旬,随着播种时间推迟其产量优势呈下降趋势;e型杂交晚稻e优21在赣南作一季稻栽培具有较好的高产潜力,且最适播种期为4月中旬至5月上旬。

水下采油树下部导向框架结构与强度分析

结合水下井口采油树系统自身结构和API 17D标准,采用Solidworks三维建模,设计了一种便于采油树水下安装的下部导向框架。该框架采用高强度结构钢焊接而成,导向装置采用喇叭口结构。通过ANSYS WORKBENCH软件对框架结构进行力学分析,证明该框架整体具有足够的承载力。对应力集中部位进行结构优化,使框架的结构设计更合理。通过水下安装试验证明,该种结构的导向框架结构简单,具有较高的使用性能,提高了水下采油树的安装效率。

一种液压式油管悬挂器的设计

油管悬挂器是水下采油树的关键机构,其生产技术基本上被国外厂家所垄断。为了满足企业实际生产中的需求,提高作业效率,自行设计了一种液压式油管悬挂器。针对新设计的液压式油管悬挂器,应用SolidWorks软件建立三维仿真模型,并对临界接触及最大坐封环压力、最大环空压力等工况下的锁紧环强度进行了仿真分析。

水下采油树液压管道涡激振动分析

水下采油树(Christmas)是水下油气田开发中重要的井口控制装置,常年受到波浪和海流的影响,若设计不合理,会引发水下采油树液压管道产生涡激振动(vortex-induced vibration,VIV)现象,进而会引发液压管道的疲劳破坏。为了保证水下采油树的可靠性和使用寿命,本文利用渤海海域实测统计资料并结合水下采油树液压管道的设计参数,对水下采油树液压管道的涡激振动和直接波浪作用对液压管道引发的疲劳破坏进行分析。

鉴定辅导员:群体信任危机

"现在也有班主任管我,但很特别,换了个名儿叫辅导员,全校的辅导员多数是些可以暗地里不将其当回事的大哥大姐。" 这是湖南某高校一年级新生胡立昂家信中的一段话。在向父母详细报告了起居、饮食、学习、运动等大学新生活适应情况后,他对"管我的"老师表示出了冷淡,轻描淡写而过。本刊2004年也在调查中发现,在全国不少高校,辅导员群体正遭遇到信任危机。