垂直微结构剖面仪速度控制方法研究

依据垂直微结构剖面仪工作原理,探讨了垂直微结构剖面仪测量过程中对于下降速度的要求,确定了其下降速度范围。分析了影响垂直微结构剖面仪下降速度的因素,提出了垂直剖面仪下降速度控制的方法:可通过调节垂直剖面仪下降过程中的水阻力来实现对下降速度的控制。对于下降过程中剖面仪所受的水阻力,采用基于动网格技术的流固耦合数值仿真方法,计算了带有弹性阻尼刷的垂直微结构剖面仪的阻力系数,并通过海试试验验证了计算结果的准确性。

垂直微结构剖面仪主体结构优化

垂直微结构剖面仪是获取海洋微结构湍流数据最有效的测量平台,其下降过程中产生的流致振动是影响剖面仪测量精度的主要因素。分析了影响剖面仪流致振动的因素,基于ANSYS-Workbench数值仿真平台,采用双向流固耦合算法,得到了剖面仪流致振动与其结构外形及参数之间的关系。在此基础上,以减小流致振动为目标,采用单目标优化方法分别对剖面仪主体结构外形及结构参数进行了优化,优化后的剖面仪测量精度提高了57%。研究成果为垂直微结构剖面仪及类似结构的合理设计提供了理论指导。

垂直微结构湍流剖面仪振动源及减振方法分析

垂直微结构湍流剖面仪(简称垂直剖面仪)是获取海水剪切流数据最有效的测量平台,对于海洋科学研究具有重要意义。简要介绍了垂直剖面仪的国内外发展现状,根据垂直剖面仪测量原理及海试结果,分析、总结了影响剖面仪测量精度的因素,重点讨论了剖面仪振动噪声的来源及降低其对剖面仪测量精度影响的方法。在综合分析剖面仪振动源的基础上,为减小剖面仪振动对测量精度的影响,提出了一种全新的传感器搭载方案,理论分析及计算流体力学仿真结果表明,提出的传感器搭载方案可有效降低剖面仪振动对测量精度的影响。

海洋微结构湍流垂直剖面仪模态分析方法

给出了一种用于分析海洋微结构湍流垂直剖面仪流固耦合1阶湿模态的、简便的等效数值计算方法,提高了剖面仪的设计效率。在中国南海海域进行的海试实验表明,剖面仪样机能够实现海洋微结构湍流测量,获得正确的海域微结构湍流动能耗散率资料,证明了该等效数值计算方法用于指导剖面仪设计是可行的。