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Mineralogy,Petrology,Mineral deposit Geology 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:在非洲西北部大陆边缘,第四纪沉积物粒度分布的变化与河流和风成物质输入的相对多寡有关,进而能够反映陆地气候干湿度的变化。在第一项研究中,分析了DY26Ⅲ-Nig-S60-GC2沉积岩心中有孔虫的碳、氧同位素、陆源碎屑的粒度、黏土矿物组成、地球化学组成和磁化率。结果表明,该岩心揭露了120ka以来的沉积,冰期时陆源物质输入通量较大,粒度、K/Al、Ti/Al比值和磁化率增大,而Fe/K比值减小,表明ITCZ的平均纬度向南偏移。相反,在间冰期,陆源输入减少,粒度、K/Al、Ti/Al比值和磁化率较小,而Fe/K比值增大,表明ITCZ的平均纬度向北偏移。频谱分析表明,Fe/K、K/Al和Ti/Al的变化具有典型低纬气候波动特征,这些陆源物质组成指标的变化受季风变化及其强度的控制,一致表现出以23kyr的岁差周期为主的周期性。此外,冰期高岭石含量较间冰期低,表明冰期源区化学风化减弱,而间冰期化学风化较强。该岩心陆源输入通量在末次冰期呈现较高的变率,支持末次冰期快速气候变化在高低纬同时存在的观点。
  浊流是陆坡区沉积物由大陆边缘快速搬运到深海的重要机制之一。在我们的第二项研究中,对取自赤道东大西洋深海盆地的DY26Ⅲ-Nig-S71-GC8沉积岩心进行了岩石学和沉积学分析,在海底下90cm深度识别出一段30cm厚的浊流沉积物层,主要由长石和石英组成,向上粒度变细(正粒序)。该浊积层颗粒物分选差,磨圆度为圆形至亚圆形,表明浊积物的源区很有可能位于尼日利亚大陆边的陆架边缘,距离采样点的距离长达340km。该浊流事件发生在末次冰期,这一时期海平面下降,河流以及尼日利亚大陆边缘的海底峡谷能够更有效的顺坡搬运物质,有利于浊流的形成。而浊流事件的触发则可能由于强震或者与天然气水合物在静水压力降低情况下失稳引起的滑坡有关。
  非洲大陆边缘的陆坡和深海沉积物是非洲古气候变化历史的载体。在第三项研究中,搜集和对比了西非、西北非和西南非岸外沉积岩心中的风成物质和陆源物质的输入的变化,进而研究了陆源物质的源区以及其从陆到海的传输路径。根据粒度分布和端元分析,在DY26Ⅲ-Nig-S60-GC2和DY26Ⅲ-Nig-S71-GC8岩心中同时识别出四组不同来源的陆源物质。类型1为远源风尘,主要以细粉砂为主,可能是由从高纬地区吹向西非海岸的干冷风系从Bodélé低压中捕获,并偶尔远播到赤道地区。类型2为近源风尘,主要由粗、细粉砂组成,来源于广泛干旱引起的源区扩大。类型3为半深海沉积,由粘土和细粉砂组成,与陆地河流输入有关。类型4为块体流沉积,由中、粗砂组成,主要成分为石英和长石。在DY26Ⅲ-Nig-S60-GC2岩心中,类型4沉积发生在~49ka,而在DY26Ⅲ-Nig-S71-GC8岩心中,类型4沉积发生在~35ka和不晚于40.9ka。风成物质端元的含量变化表明非洲大陆冰期气候干旱,而间冰期气候相对湿润。
[博士论文] 吕秋楠
能源与环境工程 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:海水淡化是解决淡水资源短缺的有效措施之一。气体水合物技术作为一种新型的海水淡化方法,具有能耗低、设备简单、廉价易得等优点。为了进一步提高水合物法海水淡化的效率,两个关键科学问题必须解决:一是水合物生成条件苛刻导致能耗大;二是水合物形成速率低以及水合物固体吸附盐离子导致海水淡化效率低。针对上述科学问题,本文围绕多元水合物的热力学及生成动力学进行实验研究。通过水合物相平衡条件测定和生成热计算,筛选可在较高温度下生成水合物的形成剂,重点研究NaCl浓度对水合物热力学的影响;通过对搅拌强化和气液混输方式下水合物生成动力学进行实验研究,揭示影响水合物生成速率的控制因素及控制机制,解决水合物晶体夹带盐分的问题;利用激光拉曼光谱、X射线衍射和固体核磁共振对多元水合物结构进行分析。具体研究内容如下:
  基于水合物热力学及生成热开展了水合物形成剂的促进效果评价,形成剂的促进效果如下:硫化环丙烷>环戊烷>四氢噻吩>环戊酮>氯代环戊烷、环己烯>甲基环戊烷。优选出硫化环丙烷和环戊烷两种新型形成剂,有效地提高水合物形成温度,解决了水合物生成条件苛刻的问题。利用图形法得到硫化环丙烷-甲烷、硫化环丙烷-环戊烷-甲烷多元水合物在不同浓度NaCl溶液中的相平衡数据,并采用Clausius-Clapeyron方程计算了不同浓度NaCl溶液中水合物生成热。随着NaCl浓度的升高,生成热逐步降低。说明NaCl对水合物的形成有明显的抑制作用,温度越高,这种抑制效果越显著。
  实验测定水合物相平衡数据是一些离散的点,无法得到某一温度范围内任意点的相平衡,为了准确预测水合物生成的相平衡条件,建立适用于硫化环丙烷-甲烷二元水合物和硫化环丙烷-环戊烷-甲烷多元水合物相平衡模型。根据水在水合物相及NaCl溶液相两种相态下逸度相等的相平衡准则,利用四参数Trebble-Bishnoi立方型状态方程结合van der Waals-Pletteuw等温吸附模型和Pitzer活度模型,拟合了模型中硫化环丙烷和环戊烷的相关参数。在282.57~299.65K温度范围内和0.11~12.49MPa压力范围内预测了浓度为0~10.0%NaCl溶液体系中硫化环丙烷-甲烷二元水合物和硫化环丙烷-环戊烷-甲烷多元水合物的相平衡条件,预测值与实验值平均相对误差分别为2.056%和2.907%。该模型的预测结果与实验测量值吻合较好。
  针对水合物生成速率缓慢,利用搅拌强化方法促进环戊烷-甲烷水合物生成,采用实验测量水合物形成过程气体消耗量的变化,获得不同条件下水合物生成速率。研究了反应温度、压力驱动力、搅拌速率和环戊烷浓度对水合物生成动力学特性的影响。降低反应温度、增大压力驱动力、搅拌速率、环戊烷浓度可加快环戊烷-甲烷水合物生成速率,其中环戊烷浓度是影响水合物生成速率的主要控制因素。揭示通过提高水合物生成界面处的浓度差来提高水合物生成速率的强化机制。利用激光拉曼光谱对环戊烷-甲烷水合物的笼型结构分析发现:客体分子甲烷占据水合物孔穴类型受环戊烷浓度的影响。
  利用气液混输提高相际间混合效率,促进环戊烷-甲烷水合物生成。利用自行研发的可视化水合物实验装置研究气液混输过程中,水合物成核、生长及凝聚过程,监测水合物形态和聚结特性随时间的变化。提出水合物生成速率受相际间传热、传质控制,气体流速是影响水合物生成速率的控制因素。利用X射线衍射对水合物样品分析发现:Na+和Cl-仅吸附在水合物表面,并不参与水合物晶格的构建。通过对不同反应时间的剩余NaCl溶液浓度测定发现浓缩效应和吸附效应协同作用影响剩余溶液浓度,控制反应时间(浓缩效应>吸附效应)是解决NaCl吸附的有效方法,剩余液相的最大浓度可达11.8%。利用低温固体核磁共振碳谱(13C NMR)对合成的环戊烷-甲烷二元水合物结构进行分析,利用van der Waals-Pletteuw等温吸附模型和核磁谱图面积积分,计算大小笼占有率分别为0.9978和0.1751,水合数为12.6,这为水合物法海水淡化技术提供了理论依据和指导。
[硕士论文] 王飞
人文地理学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:随着中国海域市场化的进一步发展,海域需求日趋旺盛,海域增值日益明显,但是由于中国海域市场化起步较晚,海域市场化发展相对不成熟,在海域资源价值研究和海域价格评估中作为国有资产的海域增值并没有得到充分的体现,急需开展海域增值深入研究。基于此,本文主要研究在理论和实务上测算海域增值收益。
  本文在对国内外海域增值研究文献的梳理、相关概念界定及其研究理论依据分析的基础上,阐述了海域增值的原因和海域增值的影响因素,研究提出了海域增值收益测算评估的技术思路和评估原则,重点研究了海域增值收益测算评估中关键参数海域增值收益率的确定方法,并以台州市椒江区大陈岛6#渔业用海海域出让阶段的增值收益测算为例,实证研究了海域价格评估实务中的海域增值收益测算评估方法。
  本文创新点集中在以下三点,一是阐明了海域增值收益测算评估技术思路,二是建立了理论和实务两方面的海域增值收益测算评估技术方法,三是研究确定了成本逼近法测算评估海域增值收益实务中关键参数海域增值收益率的确定方法。
  本文的研究结果表明,海域增值收益是中国海域价格的重要组成部分,在海域价格评估中不可或缺;运用社会经济增长率相关指标加权综合法确定海域增值收益率的方法在海域价格评估中具有很强的可操作性和重要的实践应用价值。
[硕士论文] 李良
船舶与海洋工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:为满足小型岛屿、船舶、潜艇和海洋平台对海水淡化系统集成化、低占空和低成本的需求,结合现有正位移式能量回收技术与旋转高压柱塞泵技术优势和能量特征,本文对反渗透海水淡化系统中的能量回收模块、高压泵送模块和压力提升模块进行集成一体机设计。一体机为多通道双腔单一转子同轴结构,可实现海水淡化系统中三大关键装备(能量回收装置、高压泵和压力提升泵)的功能,且具有以下优点:占用空间更小,无中间连接管路与控制阀门,大幅度减少了高压动、静密封环节,本质上提高了系统的安全可靠性。
  本文以能量回收增压一体机装置为研究对象,通过理论计算、仿真分析和实验研究相结合的方法对一体机装置的关键部件进行结构设计和力学特性分析,重点研究了一体机装置中配流副、柱塞副、滑靴副、球铰副等重要摩擦副的接触形式和力学性能,为小型化能量回收装置的研究工作积累了技术和工程经验。本论文主要研究工作和成果如下:
  (1)阐述了能量回收增压一体机的工作原理和工作过程。根据流量和压力等工艺参数对柱塞副结构尺寸进行初步设计。运用Pro/Engineer建立了一体机装置的三维模型,对柱塞和滑靴进行运动学分析。运用MATLAB对柱塞与转子缸孔泄露特性分析和间隙优化,对装置流量脉动特性进行分析。一体机装置工作压力p=6MPa,处理原海水工作流量为Ql=5m3/h,工作流量脉动率为0.024。
  (2)对柱塞、滑靴、转子缸体、止推盘、配流盘、转子轴承和中心弹簧等一体机装置关键部件进行力学分析和结构设计,并完成关键部件的加工图纸。对配流副、柱塞副、滑靴副、球铰副等重要摩擦副配对进行选材分析,选择改性聚醚醚酮工程材料与双相不锈钢2205金属材料的软对硬配对方式,两者皆具有较好的抗海水介质腐蚀能力、机械强度和表面硬度。对改性聚醚醚酮复合材料进行了力学性能测试实验,测得改性聚醚醚酮复合材料强度极限为123.3MPa,杨氏模量为5.6GPa。一体机装置柱塞副设置环缝间隙为6~10μm,滑靴副端面设置间隙为12μm,配流副设置端面间隙为8~12μm,转子副设计端面间隙为8~12μm,装置最大总泄漏量为104.37ml/s,最大容积损失效率为4.70%。
  (3)运用ANSYS结构模块对柱塞副、球铰副、滑靴副和配流副进行了静力学分析和接触分析,对核心部件的应力分布情况、变形情况及主要影响因素进行了探讨,其中柱塞副接触区域变形量为3.2μm,滑靴副滑靴底面变形量为3.3μm,球铰副接触区域变形量为5.0μm,配流副密封带变形量为5.0μm,均小于间隙允许变形量,且各处所受应力强度显著小于材料许用应力,仿真结果验证了一体机设计可行性和结构可靠性。对球铰副和配流副进行了优化设计和技术改进,滑靴与配流盘均采用改性聚醚醚酮复合材料覆盖不锈钢金属基体的设计方案,其中滑靴球窝垫厚度取0.5mm,配流盘外表面覆盖膜厚度取1mm。
  (4)对制造的球铰副组件进行脱靴实验分析,观察载荷-变形曲线的变化规律。结合球铰副模型的仿真计算结果,探索球铰副脱靴损坏的力学响应分析,本文设计并制作出的球铰副模型能够承受约4000N的极限拉力载荷,在一体机装置工作城中,能有效应对各工况下的载荷作用。
  最后,总结全文,并对下一步工作提出展望。
[硕士论文] 卜栩楠
环境工程 内蒙古大学 2018(学位年度)
摘要:本文以黄河口海域浑浊水体为研究对象,利用2011年现场实验获取的观测数据,建立了浑浊水体悬浮物浓度遥感反演算法,并收集了2012-2016年间的GOCI影像数据,对黄河口海域悬浮物浓度时空分布特征进行了分析,探究了悬浮物浓度变化的主要影响因素。通过对光谱和悬浮物浓度数据的相关性分析发现,近红外波段对悬浮物浓度的变化比较敏感,利用GOCI745/555和680/490波段比组合建立的悬浮物浓度反演模型精度最高,相关系数可达0.942,平均相对误差为28.75%。通过对2012-2016年悬浮物浓度影像数据的分析发现,黄河口海域悬浮物浓度时间和空间分布差异性明显,高悬浮物浓度水体主要集中在渤海湾、莱州湾和黄河口附近海域,并呈现近岸高离岸低的空间分布特点;黄河口海域悬浮物浓度在1-4月和11-12月较高,5-10月悬浮物浓度较低,总体呈现出春季和冬季偏高,夏季和秋季偏低的时间分布特点。研究发现,黄河径流流量是悬浮物浓度变化的影响因素之一,靠近黄河入海口区域受黄河径流影响较大,随黄河径流流量的增加,悬浮物浓度升高,且影响范围随之增大,而渤海湾和莱州湾海域受黄河径流影响较小;强风过程对黄河口海域悬浮物浓度影响较大,强风过程会引起底层泥沙再悬浮使表层悬浮物浓度增加,随风速减小悬浮物浓度迅速下降。此外,本文研究表明风速的季节性变化是影响表层悬浮物浓度季节变化的主要因素,在春冬季,由于受大风影响导致悬浮物浓度升高,而夏秋季,大风天数较少且平均风速较低,风速的影响减弱悬浮物浓度偏低。
[硕士论文] 由龙
海洋科学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:人工上升流被认为是一项有潜力的地球工程,通过将富含营养的海洋深层水提升到真光层,从而刺激浮游植物的生长,提升生物碳泵的效率,缓解气候变暖。人工上升流可以通过调节工程参数进而形成不同环境参数的羽流,其中包括羽流的浓度、营养盐总量和分布以及湍流强度等。这些变化会进一步的影响羽流所能刺激的藻类的生长状态和群落结构,从而极大地影响人工上升流工程的固碳能力。目前有关人工上升流的研究多集中在提升设备的可靠性和能量利用率等工程设备方面,一直缺少有关上升流羽流参数对人工上升流生物固碳作用影响及影响机制的研究。
  本文从验证人工上升流羽流数学模型、制造可控湍流的养藻设备以及湍流强度对中肋骨条藻的生长影响三个方面研究人工上升流系统的设置对其固碳能力的影响,为理解上升流海域生物化学参数的变化以及准确评估人工上升流对生物固碳作用的影响,提供理论实验方法和设备的支撑。人工上升流羽流模拟实验根据樊炜等前期理论计算的基础上,通过建立实验室水槽模型,研究分析了深层水羽流被提升后与周边海水的稀释过程及其形成的羽流轨迹,并且通过与CFD仿真计算结果的对比分析,验证了人工上升流工程参数控制深层水羽流稀释和中性浮力深度理论公式的正确性和可行性。为了探究人工上升流羽流对浮游藻类生物固碳的影响,我们研究并设计了可产生可控湍流的藻类培养设备,利用单点测速和能谱分析等手段,全面分析了藻类培养设备内部的湍流强度及分布,并建立了湍流动能耗散率ε与振动参数-频率的经验公式。实际测量的湍流分布与姚钟植同学的STAR-CCM+仿真模拟结果相互吻合,从而证明了基于轨道震动的可控湍流藻类培养设备是一种可以产生各项同性且均质湍流的稳定实验体系。该体系可模拟中高等湍流强度区域的海域情况,适用于实验室研究湍流对藻类影响的实验条件。在验证人工上升流羽流数学模型后,研究了在营养盐和光照充足的条件下,湍流强度对中肋骨条藻生长的影响。观察到在一定范围内,随着湍流强度的增加,硅藻细胞的生长速率会变大。可以据此推测在以中肋骨条藻为优势种的藻类群落中,人工上升流不仅仅作用于营养盐方面,在流体参数方面的改变也会显著影响藻类的固碳作用。因此后续需要更加系统的分析研究人工上升流对生物固碳作用的影响。人工上升流对于海域的影响是复杂的,本实验的探究仅仅是一小步,未来有待系统地进一步探索。
[硕士论文] 徐斌
地质工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本文对闽江口表层沉积样品中硅藻进行了分析,将表层硅藻数据与环境数据进行了合理排序,分析了闽江口表层硅藻分布特征及其与环境因子的关系,利用研究区内表层硅藻数据建立硅藻一盐度转换函数,并用该转换函数恢复了研究区钻孔沉积样品古盐度。同时,结合研究区内地层划分以及钻孔硅藻组合特征等,分析了闽江口晚更新世以来海平面变化及海侵历史。主要研究成果如下:
  1.通过排序分析得出表层硅藻划分为4个硅藻组合带,其中包括2个亚带。Ⅰ带受近岸海水影响明显;Ⅱ带受水深控制,并受较强的潮汐作用影响;Ⅲ1带受潮汐和闽江径流共同影响;Ⅲ2带受潮汐和闽江径流共同作用,但水动力作用更强。
  2.通过删除MJ1站位以及MJ3站位中淡水种,在WA-PLS模型下建立函数,得出WA-PLS模型中Component5模型具有最大的相关系数(R2=0.98851)和最小的均方根误差(RMSE=0.63794),最大偏差仅为2.0631,确定Component5模型为最优转换函数。
  3.根据硅藻一盐度转换函数重建了闽江口3个钻孔盐度值。结果表明:DZK001钻孔重建盐度值范围为2.80~8.39,介于淡咸水至微咸水之间;DZK003钻孔重建盐度值范围为0~9.65,介于淡水至微咸水之间;DZK014钻孔重建盐度值范围为0~6.55,介于淡水至微咸水之间。
  4.闽江口揭露地层为上更新统及全新统。上更新统沉积物由灰色卵石层、淤泥和淤泥质土组成,其沉积厚度变化较大,变化范围为20m~30m,此层主要表现为海相沉积,淤泥厚度沿河口区逐渐增大;下全新统沉积物由深灰色淤泥及淤泥质土组成,此层沉积厚度变化范围为5m~20m,河口上游由海相沉积逐渐转为陆相沉积,河口区主要以海相或海陆交互相沉积;中全新世时期主要沉积淤泥及砂,整体沉积厚度变化较小,变化范围大致为3m~7m,河口上游表现为陆相沉积,河口区为海相沉积;晚全新世时期沉积灰色淤泥和灰黄色细砂及杂填土,沉积厚度变化不均,主要表现由人类工程活动引起沉积厚度变化。
  5.该研究区晚更新世以来主要发生了3次海侵作用:第一次海侵发生于晚更新世玉木亚间冰期,此次海侵为“福州海侵”;直到早全新世初期,发生了第二次海侵;第三次海侵发生于中全新世时期,此次海侵为“长乐海侵”。
[硕士论文] 张振
矿产普查与勘探 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:灵山岛位于山东省青岛市黄岛区东南灵山湾,处在晚中生代NE向裂陷盆地,盆地中下白垩统深水重力流、牵引流等沉积体系发育。开展灵山岛下白垩统莱阳群物源分析,一方面可以了解该地区深水沉积体系“源”、“汇”的过程,另一方面对研究近海裂陷盆地深水沉积体系的发育特征及控制因素具有重要的理论价值和现实意义。
  本文通过对灵山岛地区的样品观察,利用薄片鉴定、碎屑颗粒统计进行岩石类型和构造环境的判别,同时采用阴极发光、重矿物、微量元素等技术方法对灵山岛下白垩统莱阳群源岩类型、构造特征以及物源方向进行综合性的分析,通过以上研究得出以下结论:①通过对灵山岛地区四个剖面的岩石薄片鉴定,确定灵山岛下白垩统莱阳群两种岩石类型:长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩;②采用Dickinson图解法对灵山岛四个剖面进行碎屑颗粒骨架特征分析,根据Q-F-L图解推断灵山岛地区下白垩统莱阳群构造环境主要为再旋回造山带和过渡大陆,Qm-F-Lt图解推断构造环境主要为混合区,过渡大陆、石英再旋回区域和岛弧环境;③灵山岛下白垩统莱阳群样品石英阴极发光特征主要以紫色和棕褐色为主,长石阴极发光特征主要为蓝色和淡绿色,表明沉积物主要来自母岩岩性为火成岩、变质岩源区;④通过重矿物特征、R聚类等分析表明灵山岛下白垩统莱阳群源岩类型主要为变质岩、中基性火山岩、酸性火山岩,存在不同的物源方向;⑤地球化学特征和元素组合特征分析推断出灵山岛下白垩统莱阳群构造背景主要为活动大陆边缘和大陆岛弧,对应的源区类型主要为基底隆升和岩浆弧,源岩类型主要为长英质岩石;⑥结合周边地区重矿物和地球化学特征、构造环境演化以及前人的研究综合分析认为灵山岛下白垩统莱阳群物源主要来自苏鲁造山带。
[硕士论文] 黄亮
船舶与海洋工程 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:我国是一个海洋大国,海洋为我国提供了不竭的渔业资源和开发潜力巨大的油气资源等。随着我国海洋生态资源状况持续的恶化,急需要一种有效的方法改善这一趋势。人工上升流这一地球工程方法可以降低空气的二氧化碳含量,提升海洋初级生产力,是理想的解决方法之一。由于缺乏长时间时序观测数据,目前国内外关于人工上升流的海流和温度分布规律及演化机制等科学问题的研究还比较少,这一情况已经严重制约了人工上升流技术的研究与发展。海洋声层析观测技术能够通过用较少的仪器布放于观测区域的外围,对对象海域的内部进行大范围的长期同步观测和监测,且不受航运及渔业活动的限制,能克服传统海洋观测方式对人工上升流观测的局限性,做到观测的连续性、实时性、立体性以及经济性,是用于观测人工上升流的理想方式。
  本文对沿海声层析技术应用于观测小范围人工上升流的理论以及可行性进行了分析。介绍了声线在水下传播的基本知识,对人工上升流海域的声线传播途径和信号传播损失进行了模拟,提出了提高信号信噪比的方法。随后从理论计算方面详细介绍了人工上升流海域温度场以及流场反演方法,对人工上升流海域的噪声进行了评估,对人工上升流海域的温度场进行了数值模拟。理论上计算了人工上升流海域的测流测温精度要求,并提出了几种提高定位精度方案。
  针对沿海声层析技术在观测小范围水体过程中的应用特性进行了研究,在以往的声层析实验与应用过程中,通常都是针对大、中尺度海洋现象观测,很少出现小尺度的研究,为了进一步弄清楚在实际观测小范围水体过程中沿海声层析技术具有哪些特别的性质,在浙江大学大型断面实验水槽进行多次小范围观测实验,通过改变待测水体的流速、温度、区域范围等条件总结出系统的工作特性,同时验证了声层析系统对小范围环境条件观测的可行性与稳定性。
  为检验沿海声层析系统对人工上升流的观测效果并为下一阶段的海域人工上升流观测做准备,在消声水池完成了人工上升流温度层析实验,实验对消声水池有无人工上升流两种状态进行了持续5个小时的观测。沿海声层析观测结果反演得到的温度随时间变化情况和温度链的采集结果基本一致,表明了利用沿海声层析系统观测人工上升流温度的可行性。
[硕士论文] 马学文
力学 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:海洋开发需要依赖船舶与海洋工程结构物,它们在海上作业时由于会受到波浪的作用而产生摇荡运动,过大的摇荡运动会给船舶与海洋工程结构物作业安全带来威胁。因此作业人员在进行作业决策时,海洋波浪环境及其引起的结构物摇荡运动是作业决策极为重要的参考依据,基于此,提前预报出外界波浪场与船舶运动,对海上作业决策、提高作业效率、规避危险状况十分关键。本文主要以确定性波浪预报为核心,结合船舶运动实时计算技术建立船舶运动长周期实时预报方法。研究工作主要包括以下几方面:
  第一,介绍本文的研究背景和工程意义,给出了确定性波浪预报的概念和内涵,分析了确定性波浪预报的国内外研究现状。
  第二,确定性波浪预报方法与数值模型研究:在介绍确定性波浪预报理论的基础上,对该理论方法隐含的前提假设进行补充完善;并给出了确定性波浪预报的时.空域的关系,提出一种更为简洁有效的可预报性判断标准。
  第三,确定性波浪预报方法的二维长峰波验证研究。首先通过数值模拟对确定性波浪预报进行一个先验性计算分析,验证了确定性波浪预报的准确性,之后通过物理水池试验对确定性波浪预报的准确性以及波浪的预报特性进行进一步的详细分析,给出了确定性波浪预报中预报距离、测量时长、预报时长之间的关系,并对异常点现象进行了讨论分析。
  第四,波浪激励下的船舶瞬态运动响应实时求解方法研究。针对给定波浪激励下的船舶瞬态运动实时求解问题,基于水动力学方法研究了船舶的运动响应特性,在此基础上,将船舶运动频域特性与确定性波浪相位结合,建立船舶瞬态运动响应实时计算数值模型。为实现船舶运动长周期实时预报提供基础。
  第五,船舶运动长周期实时预报研究。将确定性波浪预报与船舶瞬态运动响应实时计算结合,形成了船舶运动长周期实时预报数值模型。对数值模型的精度和实时性进行了验证,通过不同海况的结果分析,验证本文提出的船舶运动长周期实时预报数值模型的可行性和可靠性。
[硕士论文] 付雁
地图制图学与地理信息工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:海洋流场时空数据组织模型构建是海洋GIS的前沿研究课题之一,其构建的目的是为了实现对海洋流场的客观描述,从而揭示流场蕴含的丰富信息。由于海洋流场的特征复杂,海洋流场的语义组织与一致性表述存在诸多困难。同时,随着科学研究的发展和探测技术的进步,海洋流场数据也愈加丰富,呈几何级数增长的流场数据来源不同,结构多样,也为海洋流场时空数据组织带来了挑战。因此,如何解决海洋流场在现象语义表述和数据结构中存在的异构性问题,用一个统一的语义体系来反映海洋流场,是海洋GIS的研究方向之一。
  本文针对海洋流场语义异构问题,依据本体理论思想,以海洋流场现象及海洋流场数据为研究对象,进行了海洋流场的语义分析,应用OWL本体描述语言,实现了海洋流场语义的形式化表达,并在本体建模工具Protégé中实现了本体的构建;通过对现有的海流现象分类体系和海流数据分类体系的研究,归纳指出了海洋流场基本特征,其中,海流现象具有典型的动态性、时空分布特性、边界模糊性等特点,海洋流场数据存在多尺度、多结构等特点;根据现有的分类体系,本文将海洋流场概念总体分为基本对象概念,属性特征概念,关系概念等,特别针对海流现象概念集合,本文运用形式化本体分析理论,实现了海流现象层次的划分;在对海流现象和海流数据本体的分析中,提出了符合领域知识特征的七元组海流现象本体结构和五元组海洋流场数据本体结构;在论文最后,基于拓扑理论和本体思想,对海流的时空过程关系进行了概念的定义和形式化的表达。
  基于本体的海洋流场语义分析方法实现了对海流概念、属性、关系的形式化表达,也使海洋流场数据共享成为可能。本体强大的知识分析能力和OWL高效地语义表达能力为海洋流场知识概念的表述提供了有力的理论技术支持。已建成的海洋流场语义描述体系与本体结构模型表明,基于本体的海洋流场语义分析方法能够有效地描述与组织海洋流场语义信息,为研究海洋信息语义表达研究提供了一种参考思路。
[硕士论文] 易家成
物理海洋学 浙江大学 2018(学位年度)
摘要:Ekman理论是海洋科学的基础理论之一,Ekman模型在物理海洋学的研究中有悠久的历史。垂向涡动粘性系数(VEVC)是Ekman模型的重要参数,对Ekman螺旋结构和Ekman输运有重要影响。本文基于伴随同化方法,研究了Ekman方程中VEVC的时间变化。利用理想实验对七个影响反演结果的因素进行了探究,包括优化算法、初始猜测、分布类型、风速条件、边界层深度、观测深度、数据噪声。主要结论是:(1)梯度下降法的优化效果优于共轭梯度法和有限记忆BFGS法;(2)反演结果对初始猜测值敏感,初始猜测值与实际值接近时,收敛速度更快,反演误差更小;(3)模型能够反演各种不同类型的时间分布;(4)模型可以适应不同类型的风速条件;(5)较厚的边界层比较薄边界层效果稍好;(6)反演结果对表层和次表层数据更敏感;(7)在存在数据噪声的情况下,反演结果仍可接受。
  从Bermuda试验站锚泊系统(BTM)的ADCP数据中提取了Ekman流速,并反演了VEVC的时间变化。主要结论是:(1)对于实测数据而言,仍是梯度下降法优化效果最好;(2)将VEVC设置为时间变化型的反演策略,其反演效果优于常数型和深度变化型;(3)该地区VEVC在0.01m2s-1左右。该研究拓展了我们对Ekman模型的理解,并提供了一种有效的方法来确定VEVC的时间变化。
[硕士论文] 苗俊伟
测绘工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:海表温度(Sea Surface Temperature,SST)是地球生态系统的重要指示因子,广泛应用于天气变化、大气模拟以及气候变化研究,对海洋动力环境以及海气相互作用影响巨大。早期SST数据的获取方式以浮标、平台和志愿船为主,但是对于时空动态范围变化巨大的海洋水体,传统调查手段难以揭示全球海洋在日、月际、季节、年际和年代际尺度上的变化。卫星遥感以其快速、大范围同步、连续观测的技术优势,成为获取全球海洋SST观测数据的唯一有效手段。本文基于红外和微波遥感数据,发挥多源遥感优势,发展全球海洋SST融合技术,研制高精度、高空间覆盖度、高时空分辨率的全球海洋多源遥感SST融合产品,并基于该产品开展西北太平洋锋面探测应用。本文主要工作如下:
  (1)开展了红外辐射计SST数据(AVHRR、MODIS(Aqua和Terra)和VIIRS)和微波辐射计SST数据(AMSR-E、AMSR2、TMI、GMI、WindSat、HY-2ARM)的单星产品精度评估,除HY-2A RM数据外,其他SST数据的精度基本相当;对误差较大的HY-2A RM数据进行了线性拟合修正,修正后的数据精度有一定程度的提高。
  (2)发展了多源遥感SST融合最优插值算法;基于发展的算法,生成了2010-2016年全球海洋0.1°/daily SST融合产品;基于Argo浮标、NDBC浮标和热带锚系浮标验证了融合产品精度,结果发现,平均偏差分别为-0.0455℃、-0.0438℃和-0.0693℃,标准偏差分别为0.51℃、0.8066℃和0.46℃;开展了与OISST和MISST同类产品的一致性分析,结果表明,融合SST产品精度优于OISST,略低于MISST,数据一致性较好,误差较大区域分布在近岸和南北极海域,与NDBC的比较结果也反应了这一现象。
  (3)利用多源遥感SST融合产品,联合Sobel算子和Canny算子探测了西北太平洋海域温度锋,探测结果与前人研究基本一致,表明研制的SST融合产品适用于锋面探测研究;提取所探测锋面的中心线,计算了锋面的月、季频率和全年的频次分布;以黑潮锋、亲潮锋、浙闽沿岸锋等典型锋面为例,开展了锋面的时空变化分析研究。
[博士论文] 周建波
水声工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:研究噪声场垂直方向空间特性对水声设备的合理布放以及海洋环境信息的获取都具有重要意义。本文围绕噪声场垂直方向空间特性建模与应用两方面开展相关研究,完善了P/K噪声预报模型,给出了垂直方向空间两点噪声声压场空间特性预报模型,并将其扩展至矢量场。在矢量噪声预报模型基础上提出了基于海洋环境噪声场垂直振速信息的声场多途结构提取方法,并将其应用于地声参数反演。具体研究内容如下:
  1.噪声矢量场垂直方向空间特性建模及检验
  相对于快速场噪声预报模型,P/K模型具有计算速度快、适用范围广的优点。但是P/K模型无法计算噪声场垂直方向空间特性。针对空间两点垂直分布的特殊情况,给出了垂直方向两点声压互谱密度函数解析表达式,解决了P/K模型无法预报垂直方向空间特性这一问题,并将其推广至矢量场中,为矢量噪声场的应用提供了理论基础。
  仿真了不同底质海底环境下噪声场垂直方向相干性、相关性与指向性,并与快速场噪声模型预报结果进行对比,验证了本文给出的模型的准确性。然后利用本文提出的模型对南海大陆架海区噪声场垂直方向空间特性进行了预报,并与实测结果进行了对比,理论预报结果与实测结果吻合较好。
  2.海面起伏影响下噪声场垂直方向空间特性建模研究
  恶劣海况下,需要考虑海面起伏对中高频声传播的影响。本文基于传输理论模型建立了海面起伏影响下中高频噪声场垂直方向空间特性预报模型。通过分析海面起伏影响下各阶简正波强度与相位的变化规律,研究了恶劣海况引起的海面起伏对中高频噪声场强度分布、垂直相关特性与指向性的影响。仿真结果表明,海面起伏不仅会导致噪声场强度以及垂直指向性中临界角附近角度到达的声波强度变弱,还会降低噪声场垂直方向相关性。
  3.基于噪声场垂直振速信号的多途结构提取方法研究
  在建立海洋环境噪声场矢量信号垂直方向空间相关特性模型的基础上,提出了基于噪声场垂直振速信号的多途结构提取方法,该方法可快速提取垂直分置两点间的物理多途到达结构,有效抑制虚拟头波等非物理到达路径。海上实验数据处理结果表明,相对于声压信号,用垂直振速信号可以极大地缩短多途结构提取所需的噪声信号长度。
  4.基于海洋环境噪声矢量场相干特性的海底地声参数分步反演方法研究
  结合矢量水听器在海底分层结构获取与海底地声参数反演方面的优势,开展了基于矢量噪声场的地声参数分步反演方法研究。先利用海洋环境噪声垂直振速信息提取的多途结构来获得海底分层结构,再用噪声场垂直振速相干特性反演得到地声参数。仿真对比了用海洋环境噪声场声压相干函数和垂直振速相干函数反演地声参数的性能,结果表明,噪声场垂直振速相干函数对海底声速更为敏感,用噪声场垂直振速信息反演得到的海底声速更精确
  本文的研究为矢量噪声的应用提供了理论基础,同时也为低信噪比条件下多途结构的提取与海底参数的获取提供了新途径。
[硕士论文] 李惠玲
大地测量学与测量工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:南海由于其特殊的地理位置以及半封闭的地理特征,且受到东亚季风的影响,海平面和海表面温度变化均较大,因此具有流系复杂,涡旋众多等特点,具有非常高的研究价值。南海的海表面洋流和中尺度涡旋自发现以来就一直是国内外学者研究的热点。本文首先基于卫星遥感海面数据利用Horn-Schunck光流法提取了南海的光流,利用海表面高度异常数据基于地转平衡关系提取了南海的地转流,对比分析所提取的地转流与光流之间的关系来研究南海的海表面洋流,证明了Horn-Schunck光流法在提取南海海表面洋流中的可靠性。其次基于两种数据利用矢量几何法提取了南海的中尺度涡旋并进行了研究,统计对比分析了南海中尺度涡旋的时空分布规律。
  基于Horn-Schunck光流法提取了南海的海表面洋流。海表面温度数据具有较高的空间分辨率,相对于卫星测高数据而言,可以监测较小区域范围内的海水运动,对进一步分析南海的海表面洋流具有重要作用。利用Horn-Schunck光流法,提取了连续两个海表面温度图像序列的光流,通过分析光流与地转流、光流与SLA等高线以及地转流与SST图像之间的关系,发现地转流与光流之间在小区域范围内具有相同的流动方向,两者以不同的运动方式监测到了涡旋。此外,还发现了地转流的方向与狭窄的SST温度带平行,光流的碰撞线与SLA等高线重合等规律。
  基于2011年的SLA数据和SST数据利用矢量几何法提取了南海的中尺度涡旋。由于海表面温度数据具有较高的空间分辨率,相对于卫星测高数据而言,可以监测到更多数量的涡旋,对进一步分析南海的中尺度涡旋具有重要作用。根据监测结果可以得出,利用SST数据跟踪涡旋时却存在不稳定的现象,而且涡旋的体积较小,寿命较短,约为7.8天,而SLA数据跟踪涡旋相对较为稳定,涡旋的寿命较长,平均约为14.1天。这是由于南海位于赤道附近,温度相对较高,而且受地形等因素的影响,海表面温度的日变化较大导致的。因此,综合两种数据来提取南海的中尺度涡旋,可以更好地了解南海中尺度涡旋时空分布规律。
[博士论文] 涂三山
船舶与海洋结构物设计制造 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:阴极保护在海洋工程结构物防腐方面起着至关重要的作用,随着计算机硬件和数值模拟技术的迅猛发展,数值模拟在阴极保护设计和状态评估中的应用日趋增加。阴极保护问题的控制方程为Laplace方程,目前主要使用边界元法(Boundary Element Method,BEM)进行求解,然而,近年来海洋结构物的尺寸和规模越来越大,使用边界元法模拟计算大规模模型,需要消耗大量内存且非常耗时。无单元法经过几十年的发展,理论上已经比较成熟,已经成功应用于流体力学、热力学和弹性力学等诸多物理问题,并取得了较好的应用效果。大多数无单元法的计算精度高于有限元和BEM等常规方法,可以使用较少的节点获得较高的计算精度。边界点法(Boundary Node Method,BNM)和边界面法(Boundary Face Method,BFM)是边界型无单元法,理论框架与BEM相同,都基于边界积分方程(Boundary Integral Equation,BIE),也具有建模简单和计算模型易于修改的特点。将BNM和BFM等无单元法应用于阴极保护数值模拟,就可以在达到相同计算精度的情况下,使用比BEM更少的节点,从而降低对计算机内存的需求。
  本文的主要任务是对无单元法的基本原理进行研究,建立基于无单元法的阴极保护数值模拟方法并开发出相应的软件系统。为了完成这一任务开展了以下工作:
  对无单元法中的移动最小二乘法和移动Kriging插值(Moving Kriging Interpolation,MKI)等函数逼近方法进行了研究,提出了基于复变量的MKI方法,该方法可以用于二维边界型和域内型无单元法中构造形函数,数值算例表明该方法可以提高数值计算精度和效率。对MKI的稳定性进行了分析,并利用偏移和缩放的多项式基函数提出了稳定化的MKI(Stabilized MKI,SMKI)方法,数值算例表明SMKI比MKI具有更高的计算精度和稳定性。
  建立了基于BFM的阴极保护数值模拟方法,给出了曲边三角形上的积分方案和多种电解质中使用BFM进行数值模拟的解决方案。使用两个一般位势问题算例,对方法进行了测试,测试结果表明BFM的计算精度显著高于BEM。然后使用该方法对海底管道、沙漏型浮式生产储油系统(Floating Production Storage and Offloading System,FPSO)和张力腿平台(Tension-Leg Platform,TLP)的阴极保护问题进行了数值模拟,并与BEM的模拟结果进行了对比,对比发现:在使用相同数量的节点时,BFM的计算精度高于BEM;在达到相同的计算精度时,BFM的计算效率在大多数情况下高于BEM。
  为了使上述研究成果更方便地用于实际工程问题,开发了具有多个功能模块的阴极保护数值模拟软件系统。使用C#编程语言和OpenGL开发了软件系统可视化显示模块,可以显示网格模型、几何模型和结果云图,可以进行平移、旋转、缩放和模型拾取等操作,还可以设置阴极保护数值模拟相关参数。开发了以非均匀有理B样条为数据基础的几何数据表达模块,以IGES文件为数据接口,实现了几何模型信息从商业建模软件到本文软件系统的导入。开发了基于超限插值和前沿推进法的网格剖分模块,为计算模块提供节点和积分背景网格。利用基于BFM的阴极保护数值模拟方法开发计算模块,结合软件其他模块,可以方便高效地对海洋结构物阴极保护问题进行数值模拟。
[硕士论文] 贾丹丹
环境科学与工程 广西大学 2018(学位年度)
摘要:海表温度(Sea Surface Temperature,SST)是海洋水体的重要参数之一,是珊瑚礁遥感和生态调查中非常重要的数据,可直观反映珊瑚礁生态系统的热环境状况,常用于监测和预测珊瑚白化是否发生。卫星遥感反演海表温度的优势在于其能实现大面积的同步测量,非常适合在远离陆地的南海(the South China Sea,the SCS)海域展开应用,不仅可以节约成本,还能有效全面的掌握研究时间段内SST的变化情况,对珊瑚礁生态系统的管理和保护具有现实意义。本文主要以两种遥感资料为基础,分别为NOAA提供的OISST V2月平均SST数据集和Ocean Color提供的MODIS SST每日夜间SST数据集。在此基础上进行数据处理,建立SSTA和SST场用于分析南海海表温度的时空变化和珊瑚礁区SST热累积计算,得到的结果如下:
  (1)对东沙、西沙和南沙礁区海域的多年SST进行时间尺度上的统计显示:三个礁区海域SST均呈现升温趋势,但是升温幅度不同,东沙海域SST升温趋势最显著(0.216℃/10a),西沙和南沙海域SST升温趋势分别为0.180℃/10a和0.096℃/10a;多年逐月平均SST显示西沙和南沙海域基本全年处于珊瑚生长的最适海温范围内,东沙一年中有4个月海温低于25℃。SST最高的月份分别集中在7月(东沙)、6月(西沙)和5月(南沙);三个礁区都会出现SST超过适宜珊瑚生长SST的范围,1998、2010、2015年是三个礁区SST较高的年份。
  (2)对OISST V2月距平场的EOF分析显示,第一模态反映了南海1982~2015年SST的主要分布和变化特征。第一模态空间分布显示南海SST的变化是同相位的,由西北-东南振幅量值递减,南海西北部SST变化最明显;第一模态时间系数进行小波分析显示存在2~3年和5~7年的年际模态,并且主要周期是5年,与El Ni(n)o事件平均周期对应。南海SSTA场与Ni(n)o3.4指数的相关性分析显示两者平均关联度高达0.655,且变化滞后Ni(n)o3.4区7~8个月。
  (3)对2014~2016年4、5月份MODIS SST日融合数据热点等热压力指标的计算,发现整体上,渚碧礁在研究年月的热点和周热累积都大于美济礁,推断渚碧礁珊瑚所承受的热胁迫应高于美济礁;指标DHWM也在一定程度上弥补CRW在南沙海域低估珊瑚礁生态系统所受热压力的问题。
[硕士论文] 胡超
船舶与海洋工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着全球气候变暖及传统化石能源的日益枯竭,世界各国都在寻求可持续的清洁可再生能源。海上风能作为海洋可再生能源的一种重要组成部分,相比于陆上风,海上风具有风速高、湍流小、风向稳定等优势。我国目前建成的海上风电场多采用近岸固定基础风力机,但是我国适合近海风能开发的区域有限,为了更有效地利用海上风能,推进国家能源转型和应对气候变化,未来我国海上风电场建设走向深海是必然趋势。
  本文以国家风电产业大开发、促进能源消费革命为背景,针对我国东海地区实际海域情况,基于空气动力学和水动力学理论,采用理论推导、基础设计及数值模拟相结合的方法,提出了一种适用于我国东海地区深海风能开发的半潜式浮式风力机平台类型。首先基于浮式平台设计基本原理及目标海域环境条件,设计一种适合我国东南深海海域的半潜式浮式风力机基础。然后基于三维势流理论,在频域范围内对半潜式浮式风力机基础在规则波中的水动力特性进行分析,在湍流风数值模拟的基础上对水动力学软件AQWA进行二次开发,将实时变化的风轮载荷加载到基础上进行时域耦合计算。在此基础上,基于悬链线理论设计一种带有弹性索的组合锚泊系统。最后,针对半潜式浮式风力机设计两种不同的锚泊方案,分别对设计工况和生存工况下的平台位移和系泊缆张力进行对比分析,并对极限生存工况下的浮式风力机进行校核,校核结果表明组合系泊系统设计在满足定位要求的基础上,能够很好地降低锚泊线张力,减小锚链疲劳。
  本文可为半潜式浮式风力机基础运动响应预报及组合锚泊系统设计提供参考,并为我国东海深海浮式风电场的开发提供思路。
[硕士论文] 贺宗武
机械工程 哈尔滨工程大学 2018(学位年度)
摘要:随着陆地不可再生资源不断减少,海洋资源的开发显得尤为迫切。海洋开发需要先进的技术和装备,水下无人平台在解决长时间滞留,作业任务多样性等方面比一般的潜器具有明显优势,引起了各国的重视。水下无人平台需要完成在目标点施放可变载荷等作业要求,载荷施放前后将引起平台动力学性能变化和姿态变化,加之受海流等随机干扰,因此平台动力学性能具有时变与非线性的特性。因此,研制施放载荷作业的水下无人平台,研究其运动控制方法具有重要研究意义和实用价值。
  本文研制水下无人平台实验载体,为其控制技术研究提供实验载体。为获取水下无人平台实验载体的位姿信息,选择相应传感器并设计传感器与水下无人平台实验载体的安装方式;设计水下无人平台实验载体软、硬件控制系统。为了实现对水下无人平台实验载体进行精确控制,研究推进器推力分配逻辑,在建立水下无人平台推进器动力学模型的基础上,建立水下无人平台实验载体系统动力学模型,并通过水下无人平台实验载体水池实验对动力学模型进行离线辨识。为了检验辨识后水下无人平台实验载体动力学模型的精度,进行艏向动力学模型实验验证。
  本文研制能够精确调整压载舱水量的浮力调节系统。水下无人平台实验载体任务载荷施放后,将损失一部分重量,导致实验载体重浮力矢量发生变化,引起水下无人平台实验载体纵倾姿态改变。根据任务要求,为保证水下无人平台实验载体重浮力平衡的同时纵倾基本稳定,本文研制液压浮力调节系统。在任务载荷施放后为利用浮力调节系统平衡实验载体重浮力的同时对纵倾姿态进行控制,设计一种基于单神经元的自适应PID控制器,对前后压载舱水量进行控制,并利用Simulink模块进行压载舱水量控制仿真实验。
  研究水下无人平台实验载体运动控制器设计,并进行相应的运动控制仿真实验。针对普通反演滑模控制方法在对水下无人平台实验载体进行姿态控制时,系统总不确定性上界难以确定导致的控制精度问题,本文设计一种引入系统(η)、(η)状态量的自适应反演滑模控制器,通过Simulink模块对任务载荷施放前后进行模型匹配的仿真实验,并与普通反演滑模控制方法进行对比,验证本文方法的有效性。针对自适应反演滑模控制方法存在较大稳态偏差的问题,本文设计一种基于RBF网络的自适应反演滑模控制器,通过Simulink模块对任务载荷施放前后进行模型匹配的仿真实验,并与上文自适应反演滑模控制方法进行对比,验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制方法有效性。为验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制算法的控制性能,与采用直接利用RBF网络对系统总不确定性进行在线逼近的自适应反演滑模控制方法进行对比仿真实验。
  利用本文研制的实验载体以及浮力调节系统进行实验研究。为验证单神经元自适应PID水量控制器的控制性能,在进行流量计校准的基础上,利用本文研制的浮力调节系统进行打水实验。为验证本文设计的自适应反演滑模优于普通反演滑模的控制效果,利用本文研制的水下无人平台实验载体进行艏向阶跃跟踪以及复合正弦轨迹跟踪水池验证实验。为验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制器具有比自适应反演滑模控制器有效降低稳态偏差控制效果,利用本文研制的水下无人平台实验载体进行艏向阶跃跟踪以及复合正弦轨迹跟踪水池验证实验。为验证本文设计的基于RBF网络的自适应反演滑模控制方法的控制性能,与利用RBF网络直接对系统总不确定性进行在线逼近的方法进行复合正弦波跟踪的水池对比验证实验。
[硕士论文] 胡燕
核技术及应用 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:本论文旨在采用理论分析、MC数值模拟等手段,开展Mn、Fe、Cu、Zn、Pb元素的激发电压、“源-样-探”几何探测装置、探测窗、水分效应等关键技术的研究,提高海底原位探测多元素分析的准确度和灵敏度,为我国海洋矿产资源勘探提供技术支撑。论文主要取得以下成果:
  (1)基于MC研究优化X光管激发电压。针对海底沉积物中Mn、Fe、Cu、Zn、Pb5种元素,Mn、Fe元素在20kV时峰背比在最高峰背比的三分之二以上,Cu、Zn元素在20kV时峰背比较高,Pb元素在30kV时峰背比最高,因此Mn、Fe、Cu、Zn元素激发电压设置为20kV,Pb元素激发电压设置为30kV。
  (2)基于理论分析和MC模拟研究了“源-样-探”几何探测装置。根据元素归一化计数和峰背比,确定出最佳“源-样”角度为10°,“样-探”角度为20°,最佳“源-样-探”距离为9mm。
  (3)采用MC模拟对探测窗效应进行了研究。综合安全、工艺设计及探测窗厚度对元素特征X射线计数的影响三方面考虑,确定探测窗厚度为1.5mm;利用探测窗对射线的影响建立校正方程,校正1.5mm厚度的探测窗。结果表明,探测窗厚度校正后与无探测窗相比计数的相对误差基本上小于9%;探测窗杂质对Mn、Cu和Pb元素的干扰较小,Fe和Zn元素的干扰较大,基于探测窗有无杂质下Fe、Zn特征X射线计数关系建立校正方程。结果表明,当Fe、Zn元素含量为0.8%时,杂质校正后与无杂质相比相对误差小于4%。
  (4)采用MC模拟研究了水分效应的影响,以散射射线为内标建立了水分效应的校正方程。结果表明,含水率校正后的特征X射线计数与不含水时目标元素特征X射线计数相比相对误差小于10%。Mn、Fe元素水层厚度小于1mm,Cu、Zn元素水层厚度小于2mm,Pb元素水层厚度小于3mm时可有效校正,且水层校正后与无水层相比相对误差小于15%。
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