采用集中质量法,建立了水下锚系观测系统的运动方程,编制MATLAB程序在时域内计算分析了锚系在布放过程中的姿态变化、动态张力变化及速度变化,并对比分析了四种锚系型式和3种海底底质刚度对锚系最终入土深度的影响.研究表明:(1)锚系在布放过程中,第一阶段姿态变化幅度较大,触底时,锚系各节点的张力达到最大值,动态张力变化幅度较大,设计锚系需要选取足够强度的系留缆索;(2)海底地质刚度越大,入土越浅,但同时会引起硬性冲击,在设计锚系时,需要充分调研当地海域的情况,据此合理设计锚系;(3)在锚系浮力满足回收的前提下,合理增设小浮球组可以有效减小入土深度,还可以进一步提高锚系回收的可靠性,降低着底冲击力.

对潜标定位布放中的抗漂移技术进行研究.在满足总浮力需求的前提下,从提高回收可靠性的角度出发,针对4种潜标结构方案,采用集中质量法建立潜标的数学模型,对比分析浮力部件、海流速度和海床底质对水平漂移量的影响.仿真结果表明:增加浮力部件会增大水平漂移量,而改变浮力部件的安装位置对水平漂移量的影响较小;海流速度越大,潜标在水平方向上的漂移量就越大,在布放潜标时,需考虑当地的海流速度;海床底质对峰值张力和稳态张力的影响较小,但在触底过程中,缆索交替出现松弛和张紧现象,海床刚度越大,振动幅度和频率就越大.

小专题研讨教学法是过程考核的主要手段之一.文中从流体力学绪论、静力学、动力学等方面,对小专题方案进行了设计,给出了与流体力学教学内容相对应的小专题设计实例及其应用范围.学生采用分组方式,在课堂上展示解决问题的方法和过程,并接受质疑.小专题研讨教学法的实施,可强化学生的主体意识,激发学习兴趣,鼓励学生自主思考,积极参与教学活动,以促进学习效果和应用能力的提升.

通过使用MATLAB仿真计算方法,研究了潜标锚系浮力配置方案对于动态布放过程力学性能的影响.文中列举了4种锚系浮力配置方案,运用集中质量法建立了4种锚系的弹簧-质量节点模型,通过编写MATLAB仿真程序,模拟了4种锚系的布放运动过程.通过对布放运动过程中的锚系姿态轨迹、垂向运动、水平运动、海床基着底过程和缆段张力变化等指标进行对比,得出4种锚系各自布放力学性能指标上的优劣.仿真结果表明:将多个浮球集成为单个大浮力节点的方案缩短了锚系整体长度,有利于锚系在水中维持垂直度,但降低了锚系抗漂移能力;将浮力节点分散布置在各非浮力结构节点上方,可以降低连接缆段上的张力极值,但会使张力变化幅值增大.基于仿真结果,建议潜标锚系浮力配置优化的设计思路为:集中小浮球为紧凑浮力节点,适当加长上部浮力节点与下部非浮力节点之间的距离,浮力节点分散布置和适量减少上部的浮力节点数量.

海洋资料浮标会对周围流场产生影响,从而影响流速剖面数据的准确度.为了探究浮标平台对流场的扰动深度,借助计算流体力学方法,建立了数值水池,并对全尺度的浮标模型进行了不同流速下的仿真.仿真结果显示,浮标受到的流速阻力与模型试验结果相近.对浮标周围的速度场进行分析,发现浮标对流场的扰动是水平面圆柱绕流和竖直面梯形绕流的结合,会在浮标上游和下游形成流速减慢区,浮标中游两侧和下方形成流速加快区,流场呈现紊乱状态.浮标平台的扰动深度随着流速的增大而增大,根据两种误差标准(1 cm/s误差和5％误差),计算了不同流速下的影响深度.该研究为ADCP的安装提供了指导,也为数据处理提供了依据,有利于提高ADCP的测流精度.

Surface attachments have a serious influence on the normal operation of the deep sea sampling device. The deep sea self-excited oscillation nozzle is designed to solve the problem. The structure optimization, flow field ana-lyze, and the jet impact effect of the nozzle is conducted by Fluent in this paper. It provides the theoretical basis for the water jet cleaning experiment.