舰船尾流气泡幕与异常浪的研究

发布时间：2017-09-06 08:56

  本文关键词：舰船尾流气泡幕与异常浪的研究

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【摘要】：舰船在航行过程中,在船舶尾部的海水中形成的一条含有大量气泡的气泡幕带。根据舰船大小、吃水深度等参数的不同,舰船形成的尾流参数也各不相同,所以对舰船尾流气泡幕研究为实现对舰船的定位与跟踪提供重要依据。关于舰船尾流,受到国内外光学界的关注。在光学研究领域,光学技术担当非常重要的角色,在军事和民用都得到广泛应用,随着光学技术的发展,尾流的光学特性研究也越来越受重视。利用尾流的光学特性来监测船舶尾流是海洋船舶识别、追踪的新思路。异常浪是海浪中偶然出现的异常大波,是随机波浪的一种特殊现象,对海上建筑物、航行中的船只和近岸结构物等具有大的破坏性,但由于实测资料匮乏和研究时间短导致人们对异常浪认识不足,异常浪见诸报端的名字除了“疯狗浪”、“杀人浪”等通俗性名字外,在学术研究中常被称作‘'Freak wave"、"Rogue wave"等,对应的中文翻译有“畸形波”、“凶浪”等,从这种现象名称的不统一也可看出关于这种现象产生的原因和发生机理至今仍不明确,研究学者们都只能从某个角度去认识这种现象,迫切需要物理模拟或数值模拟的方式去模拟异常浪,进而了解其基本特征、生成机理等,为研究学者和海洋工程人员提供一个较为完整的参考资料。本文的主要内容包括以下六个方面：(1)对大量舰船尾流文献做了整理和总结,介绍了尾流研究的目的与意义,国内外现状。对舰船尾流的光学特性进行了阐述,并对尾流气泡幕产生有了较为系统的说明。讨论了尾流的特点、尾流的分类、尾流的检测方法。(2)在学习光散射理论的基础上,对尾流气泡幕散射特性的进行研究,介绍了尾流气泡对光在水中传输特性的影响等。(3)自行设计了用于实验室真实尾流前向散射特性研究的实验系统,实验结果表明,所设计的实验系统是可靠的,并能够满足实验要求；(4)研究了湍流与异常浪的基本特征,并通过实验对湍流存在条件下,尾流的前向散射的光学特性进行了研究。(5)介绍了异常浪研究的目的与意义,国内外研究现状,对异常浪成因、生成机理、特征等进行了系统的整理和总结。(6)在实验室条件下,采用数值模拟的方式,对异常浪进行了数值分析；自行设计异常浪物理模拟装置,模拟异常浪的产生,讨论了异常生成、演化等过程。
【关键词】：船舶尾流 气泡幕 光学特性 异常浪 数值模拟
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.70
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 研究目的9-10
• 1.1.1 尾流研究目的9
• 1.1.2 异常浪研究目的9-10
• 1.2 研究意义10-11
• 1.2.1 尾流研究意义10
• 1.2.2 异常浪研究意义10-11
• 1.3 研究现状11-13
• 1.3.1 国外研究现状11-12
• 1.3.2 国内研究现状12-13
• 1.4 本文研究内容13-14
• 2 尾流气泡幕的研究14-38
• 2.1 尾流概述14-23
• 2.1.1 尾流概念14-16
• 2.1.2 尾流研究重要性16-17
• 2.1.3 尾流中气泡的形成17-19
• 2.1.4 尾流特点19-22
• 2.1.5 尾流分类22-23
• 2.2 尾流检测23-26
• 2.2.1 光学检测23-24
• 2.2.2 声学检测24-26
• 2.3 尾流的光散射特性26-33
• 2.3.1 光的散射理论26-27
• 2.3.2 尾流气泡对光在水中传输特性分析27-30
• 2.3.3 尾流气泡实验室模拟30-33
• 2.4 尾流湍流与异常浪33-37
• 2.4.1 海洋湍流33-34
• 2.4.2 湍流的存在对尾流的影响34-36
• 2.4.3 尾流湍流与异常浪36-37
• 2.5 本章小结37-38
• 3 异常浪的研究38-63
• 3.1 异常浪概述38-46
• 3.1.1 异常浪形成40-42
• 3.1.2 异常浪生成机理42-44
• 3.1.3 异常浪特征44-46
• 3.2 异常浪实验室模拟46-56
• 3.2.1 异常浪数值模拟46-50
• 3.2.2 异常浪物理模拟50-56
• 3.3 异常浪图像边缘检测56-62
• 3.3.1 Canny算法边缘检测56-58
• 3.3.2 异常浪图像边缘检测58-62
• 3.4 本章小结62-63
• 4 结论63-64
• 5 展望64-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士期间发表的文章68-69
• 致谢69-71

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本文编号：802160