舟山海域夏季上升流的年际变化及其与ENSO的关系

本文利用1968—2021年的海表温度和风场数据,分析舟山海域夏季上升流强度的年际变化,并结合同期的Ni?o 3.4指数分析ENSO(El Ni?o-Southern Oscillation)对上升流的影响。温度和风上升流指数表明,1982—2021年夏季舟山海域上升流均呈下降趋势,下降速率分别为0.062℃·10a^(−1)和0.35m^(3)·s^(-1)·(100m·a)^(-1)。近年来,沿岸风应力的减弱是影响温度上升流指数减弱的一个重要因素。统计更长时间段内(1968—2021年)El Ni?o和La Niño年风上升流指数的强度发现,El Ni?o年平均风上升流指数较小,仅为-10.33m^(3)·s^(-1)·(100m)^(-1)。La Niño年平均风上升流指数较大为7.60m^(3)·s^(-1)·(100m)^(-1),高于El Ni?o和气候态,且多达4级(比例为75%)。进一步分析ENSO与舟山海域风上升流指数的关系发现,ENSO主要通过影响风的变化进而影响上升流的强度。El Ni?o年,舟山海域东南风减弱,导致上升流强度较弱,甚至发生下降流。La Niño年主要为偏南风且风速较大,更有利于上升流的发展。

中国沿海和近海海平面上升预测

本文利用验潮站观测和卫星高度计数据,以及基于筛选的CMIP6的10个模拟性能较好的地球系统模式结果,对中国海平面的长期变化趋势,以及未来上升幅度进行了分析和预测。结果显示:(1)1960-2021年,中国沿海海平面呈加速上升趋势,上升速率为2.5 mm/a,加速度为0.06 mm/a^(2);1993-2021年上升速率为4.0 mm/a,高于全球同期3.3 mm/a的上升值。(2)1980-2021年,渤、黄海,东海和南海沿海海平面上升速率分别为3.5mm/a、3.3mm/a和3.6mm/a,渤、黄海和南海沿海海平面上升速率较快,东海偏慢;渤、黄海沿海海平面在20世纪60-70年代上升较慢,80年代之后上升加快。(3)在中等情景(SSP2-4.5)和高情景(SSP5-8.5)下,2050年中国近海海平面将上升0.22m(0.19~0.28m)和0.24 m(0.21~0.33 m);到2100年,中国近海海平面将上升0.59 m(0.47~0.80 m)和0.83 m(0.64~1.09 m)。(4)2021-2040年,统计预测的海平面上升中值略接近数值模式低、中和高情景预测值。2041-2060年,数值模式低、中和高情景预测值均介于统计预测的中值和高值之间。2081-2100年,统计预测的海平面上升高值与数值模式中情景预测值接近,绝对偏差为0.017m,相对偏差为3.4%。(5)高情景下,2100年现有100年一遇的极端高海面将变为不足10年一遇,其中超过50%的站点将变为不足两年一遇,沿海防护工程等基础设施的防御能力降低,复合型滨海城市洪涝等灾害事件的风险增加。

300 kW航空高速永磁发电机分析与设计

针对航空高速永磁(PM)发电机设计受到多物理场约束以及Halbach阵列磁体内部存在低磁密区域的问题,建立基于任意磁导率转子轭的Halbach磁体通用电磁解析模型,使用模型分析低磁密区域形成机理及影响因素,评估不同工况下磁体的退磁情况,并提出满足高速电机约束的改进措施。使用场路耦合有限元法(FEA)分析转子涡流损耗,结合解析模型和电机温升计算优化磁体分段以及选择控制器类型,实现磁体的综合设计。将模型和分析方法用于一台300 kW、30 000 r/min高速永磁发电机的设计,制造样机并进行T型三电平变流器控制下的发电实验。样机实验和FEA仿真结果验证了模型的精度以及设计的有效性,为Halbach阵列磁体在航空高速永磁发电机中的应用提供了一定的参考。

中国主要入海河口咸潮入侵变化特征

长江口、钱塘江口和珠江口是受咸潮影响较为严重的区域。本文利用全国沿海海平面变化影响调查、沿海水文观测等数据,分析了近十年长江口、珠江口和钱塘江口咸潮入侵的变化特征及影响。分析结果表明:(1)2009原2018年,长江口咸潮入侵次数和持续时间均呈减少趋势,该时段长江口共监测到约48次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年5月,其中3月和11月入侵次数较多,分别为12次和7次。(2)钱塘江口咸潮入侵过程受沿海季节性海平面影响显著,12月至翌年3月为钱塘江口季节性低海平面期,4-7月上旬径流量较大,上述两个时期钱塘江口受咸潮入侵的影响均较小,7月下旬至11月上旬,钱塘江口处于季节性高海平面期,是咸潮影响的集中时段。(3)2009原2018年,珠江口共监测到约57次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年3-4月,其中1月、2月和10月咸潮入侵次数较多,均超过10次,2015年至今咸潮持续时间明显增加。(4)咸潮入侵次数和持续时间与基础海面和径流量等密切相关,咸潮入侵影响三大河口沿线水厂供水以及工农业生产取水,给沿岸城市的居民生活、工农业生产和渔业养殖等造成一定不利影响。

长江口咸潮入侵变化特征及成因分析

本文基于海洋站潮位观测数据、海平面变化影响调查信息以及长江口水文站径流量数据等,重点分析了2009−2018年长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素,分析结果表明:(1)长江口咸潮入侵季节变化特征明显。咸潮一般从每年的9−10月开始入侵,翌年4−5月结束。3月咸潮入侵次数最多,达12次。2009−2018年,长江口咸潮入侵次数和咸潮持续时间均呈下降趋势,2009年长江口咸潮入侵次数最多,达13次,时间均发生在10月至翌年的4月;咸潮持续时间年际变化较大,2011年咸潮入侵持续时间最长,累计为55 d。2015−2018年,咸潮入侵次数和入侵持续时间均明显减少,2018年没有监测到咸潮入侵过程。(2)1−4月,长江口处于季节性低海平面期,且同期径流量少,但是受东亚季风影响,持续的增水过程使得增减水−径流量综合影响指数明显偏高,其中1月、2月、3月的影响指数分别为1.5、1.9和1.6,该时段长江口的咸潮入侵过程主要受增减水的影响。5−7月,长江口径流量明显增加,海平面−径流量综合影响指数均小于0,径流的作用强于海水上溯。8月,长江口径流量开始下降,虽然季节海平面较高,但是长江口呈现明显的减水过程,海平面−径流量和增减水−径流量的综合影响指数分别为0.1和−1.6,基本不会发生咸潮入侵。9月,长江口处于季节高海平面期,并且以增水为主,海平面−径流量和增减水−径流量的综合影响指数较大,分别为1.2和1.0,易发生咸潮入侵。10月、11月长江口海平面−径流量的综合影响指数分别为1.5和0.8,径流影响弱于海水上溯,易发生咸潮入侵。(3)2009−2018年发生的48次咸潮入侵过程有2/3恰逢天文大潮。在某些年份长江口沿海基础海平面偏高,若持续增水恰逢天文大潮,则加剧咸潮入侵的影响程度。

海平面上升情景下辽东湾海岸侵蚀及影响评估

基于海洋站潮位观测和中国沿海海平面变化影响调查等数据,分析了辽东湾沿岸海平面变化及海岸侵蚀状况,并定量评估了未来海平面上升情景下,辽东湾两岸典型沙质海岸侵蚀影响和沙滩养护投入。分析预测和评估结果表明:1980-2017年,辽东湾沿海海平面上升速率为3.0 mm/a,其中辽东湾东岸沿海海平面上升速率明显高于西岸。2009-2017年,辽宁营口白沙湾、绥中网户、绥中南山港和绥中团山气象观测场岸段后退和下蚀较为严重,部分岸段滩肩蚀退达2～3 m/a。预计2100年,辽东湾沿海海平面上升幅度在20～48 cm之间,由海平面上升引发的辽东湾海岸侵蚀土地损失为23.1 km2,土地经济损失为1410万元。为减缓海岸侵蚀,旅游沙滩和一般沙滩养护总投入分别为11亿元和46亿元,全岸段养护成本较高,应选取旅游沙滩等重点岸段进行养护。

Sr_(1-x)Y_xFe_(12-x)Zn_xO_(19)永磁铁氧体的结构和磁性能

采用高温固相烧结法制备各向异性Sr1-xYxFe12-xZnxO19永磁铁氧体,分别研究了制备工艺对SrFe12O19显微组织的影响以及Y3＋离子、Zn2＋离子共掺杂对SrFe12O19铁氧体结构和磁性能的影响。试验结果表明：随着固相反应保温时间增加,SrFe12O19铁氧体晶粒明显长大,且晶粒呈十四面体;在烧结前加入少量的硼酸,可以明显增加致密度;Y3＋离子、Zn2＋离子掺杂没有改变SrFe12O19铁氧体的晶体结构,过量的ZnO会与Fe2O3反应生成SrZn2W相;对于Sr1-xYxFe12-xZnxO19（x=0～0.2）试样磁性能的研究发现,当x=0.03时试样的剩余磁感应强度B r最大,提高了锶铁氧体的磁性能。

海平面上升对海岸侵蚀影响评估:平衡剖面模型

评估了海平面上升情景和共享社会经济发展路径下辽东湾砂质海岸潜在侵蚀状况及其社会经济影响。结果显示,2100年辽东湾海平面将上升20~43厘米。在所有海平面上升情景下土地损失均增加,2100年RCP8.5情景下土地损失最大达到32.1平方千米。受海岸侵蚀影响,沿海人口将被迫迁移,SSP3情景下人口增长较快且迁移人数最多,2100年SSP3/RCP8.5情景下将达到3.1万人。2050年后,不同情景下的迁移人口差别将增大,在RCP2.6和RCP4.5情景下人口迁移速率将逐渐减小。2100年,SSP5/RCP8.5情景下海岸侵蚀经济损失最大将达到80.5亿元,而在海岸侵蚀造成的经济损失中,土地损失比人口迁移损失小两个数量级。在所有情景下,海岸侵蚀经济损失占当地GDP的份额约为1.12‰~4.76‰,这值得当地管理部门关注,并采取减缓海岸侵蚀的措施,尤其是加强对旅游沙滩的保护。建议采取最优的海岸防护方案,重点对价值较高的沙滩进行养护,在海岸侵蚀影响较小的区域可不采取养护措施。

无水冷发动机排气系统用钛酸铝陶瓷材料的研究

本文叙述了用于制做6105机陶瓷排气管、排气道、排气涡壳的钛酸铝陶瓷材料研究结果。主要研究了各种添加剂对钛酸铝材料性能的影响和烧成条件,从而确定了添加剂的种类、数量、引入方式。研制的钛酸铝材料性能达到σ_弯:51.3MPa、λ:0.86w/m·k(800℃)、α_(RT-1000℃):1.22×10^(-6)/C,体积密度:3.32g/cm^3,开口气孔率:3.7％

AC/DC整流器并联均流新型下垂控制策略

为降低传统下垂控制造成的母线电压衰减,提出一种基于AC/DC整流器等效阻抗差的改进型下垂控制策略,并应用于解决中小型运载器的发供电系统均流问题。分析了AC/DC整流器的dq轴模型及其等效电路,并据此给出等效阻抗计算式。在确定并联整流器的等效阻抗相对关系的前提下,建立AC/DC整流器输出电流差和电压差之间的数学模型,并以此为基础,针对等效阻抗较大的整流器设计下垂控制器。为验证所提策略的有效性,建立了永磁同步发电机—整流器并联系统的仿真模型和实验平台。仿真分析了等效阻抗和控制参数对均流性能的影响。仿真和实验结果表明,基于整流器等效阻抗差的下垂控制能够在降低母线电压衰减的基础上实现均流,该方法尤其适合高压小电流的AC/DC整流系统。

基于谐波观测器的永磁同步电机谐波电流抑制策略研究

针对传统基于谐波注入的抑制策略只对特定的次电流谐波有效,而对其他幅值较高的低次谐波抑制效果不够理想的问题,在推导出与永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)、变流器及负载非线性等因素有关的电压、电流谐波解析表达式的基础上,提出一种新颖的基于谐波观测器的电流谐波抑制策略,通过对电压谐波的控制实现对PMSM/变流器系统中全频次低频电流谐波的有效抑制。所设计的谐波电流调节器通过与电流内环的基波电流调节器的并联,实现了对电流的基波分量和谐波分量的解耦控制,在不影响基波电流控制目标的前提下,实现了对于低频各次电流谐波的有效的抑制。为验证算法的有效性,在实验室搭建PMSM/变流器系统测试平台,进行电流谐波抑制策略的实验验证工作。动静态实验结果表明,该方法运算量小、实现方式简单,对各次低频电流谐波均有较为明显的抑制效果,可以有效的改善电流波形。

一种三电平虚拟空间矢量调制简化方法

虚拟空间矢量调制(VSVPWM)在三电平变换器中点电位平衡控制方面性能优异,可在全工况内实现中点电位平衡。传统的虚拟矢量调制算法中仍采用查表法,占用大量的计算资源。为简化VSVPWM算法,此处基于虚拟空间矢量的空间对称性提出在旋转60°坐标系下的扇区划分和基本矢量作用时间计算。实验结果表明了简化VSVPWM算法的有效性和正确性。

溢油扩展、漂移及扩散预测技术研究进展

海上溢油灾害会严重破坏中国近海海洋环境,还会直接危害我国经济发展。因此,开展溢油预测预警技术研究是非常有必要的,能够为海上溢油应急响应提供技术支撑。本文综述了溢油扩展、漂移及扩散数值预测技术的发展过程及相关研究成果,包括溢油扩展模型、溢油漂移与扩散模型、溢油预测预警系统,为未来开展溢油应急工作提供了理论依据和参考。

气候变化中海洋和冰冻圈的变化、影响及风险

本文系统梳理了IPCC《气候变化中的海洋和冰冻圈特别报告》(SROCC)的主要结论,并对主要观点进行了解读。报告主要关注全球变暖背景下高山、极地、海洋和沿海地区现在和未来的变化及其对人类和生态系统的影响,以及实现气候适应发展路径的方案。在全球变暖背景下,冰冻圈大面积萎缩,冰川冰盖质量损失,积雪减少,北极海冰范围和厚度减小,多年冻土升温,全球海洋持续增温,1993年以来,海洋变暖和吸热速度增加了一倍以上。同时,海洋表面酸化加剧,海洋含氧量减少。全球平均海平面呈加速上升趋势,2006—2015年全球海平面上升速率为3.6 mm/yr,是1901—1990年的2.5倍,但存在区域差异。高山、极地和海洋的生态系统的物种组成、分布和服务功能均发生变化,并对人类社会产生了显著负面影响。极端海洋气候事件发生频率增多,强度加大。1982年以来,全球范围内海洋热浪的发生频率增加了一倍,且范围更广,持续时间更长。海平面持续上升加剧了洪涝、海水入侵、海岸侵蚀等海岸带灾害,并影响沿海生态系统。海洋及冰冻圈的变化及其影响在未来一定时期仍将持续,应对这些影响而面临的挑战,应加强基于生态系统的适应和可再生能源管理,强化海岸带地区的海平面上升综合应对,打造积极有效、可持续和具有韧性的气候变化应对方案。

2019年中国近海海洋热浪特征研究

海洋热浪是指在一定海域内发生的海表温度异常偏高的现象,海洋热浪的发生会对海洋生态系统的功能与服务产生重大影响。近年来,中国近海海洋热浪频发,引起越来越多的关注。本文利用逐日海表温度观测资料对2019年中国近海海洋热浪特征进行研究分析,结果显示:2019年,在中国近海海南岛周边海域、长江口附近海域、渤海海域和江苏外海海域海洋热浪高发,频次为7~12次;北部湾附近海域海洋热浪发生时间最长,超过150 d。在此基础上,以北部湾海域2−4月经历的一次持续时间长达数月的海洋热浪事件为例,分析了事件期间对应的气温场、气压场以及风场的异常,并进一步分析了北部湾不同季节海洋热浪事件与各气象背景场的对应关系。总体而言,2019年北部湾海域2−4月海洋热浪期间,气温偏高,副热带高压面积偏大、位置偏西偏北,冬季风偏弱,是此海洋热浪发生与维持的重要原因。

高频三电平低调制比区窄脉冲抑制混合调制策略

针对高频三电平变流器运行于低调制比区存在窄脉冲问题,提出开关序列空间平面限制区的概念,并设计一种混合调制策略。建立了基本矢量作用时间和功率器件开关时间的差值函数,在空间矢量平面内分析了该差值函数的图像。以此为依据分析了三电平虚拟空间矢量调制产生窄脉冲的区域,提出差值函数值小于零的区域为基本电压矢量序列的限制区,在限制区内无法实现传统虚拟空间矢量所需的基本电压矢量序列。通过限制区面积大小评估调制策略与开关频率的关系,给出不同调制策略下最高开关频率的选定方法。并给出低调制比区新型扇区划分方法,设计混合调制策略。利用三电平基本矢量的冗余性,在不同的区域设计电压矢量序列,进而实现窄脉冲的抑制。仿真及实验结果均验证了其有效性。

基于电压功率角前馈的永磁同步电机单位功率因数控制策略研究

传统的基于电压矢量定向的单位功率因数控制策略仅适用于永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmachine,PMSM)/变流器系统交流侧接入电网、频率相对固定条件下的应用,而适用于变频控制的策略存在系统参数依赖性强的问题。该文从PMSM/变流器系统变速、变频发电运行的实际需求出发,在分析系统单位功率因数发电运行状态下的电流、电压特性基础上,提出一种不依赖于电机及变流器参数的单位功率因数电流控制策略,所提方案基于电压功率角前馈思想,通过对内功率因数角的预测来实现对PMSM/整流器系统单位功率因数运行的控制。在实验室搭建策略仿真以及系统性能测试小功率实验台,进行策略仿真和实验验证工作。在此基础上,将所提控制策略在工程项目中进行实际应用,完成额定功率380kW的"交–直–交"级联系统满功率工况实验,并对系统进行13h不间断运行耐久性考核。实验室研究及工程应用结果表明:所提出的单位功率因数电流控制策略不依赖于系统的参数,在不影响直流电压控制精度的前提下,可以满足PMSM/整流器系统变频变速运行工况下的单位功率因数控制需求,系统具有良好的动静态性能。

基于有限体积法的平面二维水流数学模型的改进

在基于有限体积法的近岸水流数学模型中,单元交界面数值通量的计算精度、潜堤淹没和出露交替的模拟以及动边界技术都是至关重要的。首先通过加入数值通量底坡补偿项对Osher格式的数值通量计算格式进行了改进;又提出单元淹没度的概念,提高了模型在模拟潜堤出露和潮间带干湿变化中的适应性。利用典型算例对模型进行了验证,得到了满意的结果。

纳米铜在润滑油基础油中的制备及性能表征

本文以自制甲酸铜为原料,在润滑油基础油的保护下,采用热分解方法成功制备出用作润滑油添加剂的纳米铜粉。本文还通过正交试验法研究了Cu2+的初始浓度、球磨时间、热分解温度以及搅拌速度对铜粉粒径的影响,并用XRD和TEM对纳米铜粉进行了粒径计算和形貌观察;本文采用四球摩擦磨损机对添加了纳米铜粉润滑油添加剂的甲基硅油进行了极压性能PB值的测试,测试结果表明:当制备工艺参数Cu2+的初始浓度0.33mol/L、球磨时间12h、热分解温度200℃、搅拌速度30rad/min时,所制纳米铜粉粒径分布均匀,呈球形,表面未氧化,平均粒径为42nm;添加了纳米铜粉的甲基硅油的极压性能显著提高。

微乳液法制备Mn-Zn铁氧体磁性纳米粒子

以正己醇为油相,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为表面活性剂,FeSO4、MnSO4、ZnSO4混合溶液为水相先制成油包水的反相微乳液;NaOH溶液为沉淀剂、H2O2为氧化剂,再在微乳液中制备Mn-Zn铁氧体磁性纳米粒子,研究了溶液的浓度、表面活性剂(CTAB)和水的不同质量比对样品的物相、微结构、磁性能的影响。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的相、微结构和磁性能进行表征,结果表明:浓度低时,样品中含有较多的α-FeOOH,α-FeOOH的含量随溶液的浓度升高而减少;样品的平均晶粒尺寸为10 nm左右,并且随表面活性剂(CTAB)和水的质量比的增大而减小;样品的磁滞回线无磁滞,呈超顺磁性,其饱和磁化强度随溶液的浓度升高而增大,随表面活性剂(CTAB)和水的质量比的增大而减小。