海底冷泉渗漏气泡流速的超声多普勒测量实验研究
发布时间：2019-10-17 05:08
【摘要】：海底冷泉渗漏是海洋环境中广泛分布的自然现象。海底冷泉活动及其伴随的甲烷渗漏,不仅引发了复杂的海洋生物、地球化学循环和生态过程,而且在全球碳循环和气候效应研究中占重要地位；部分渗漏天然气在适合的环境中将生存成天然气水合物,储存在水合物中的天然气有可能成为未来能源。人类有必要对海底冷泉进行观测,探测出海底冷泉天然气的渗漏气体流量。海底冷泉渗漏气泡流速是测量海底冷泉渗漏气体流量的主要参数。为了原位观测冷泉活动及海底冷泉渗漏气体流量,本文基于本课题组的测量前调整气泡状态并用透射声波测量渗漏气泡流量的方法,在开展了超声测量截面含气率和光学测量气泡流速的实验研究基础上,提出一种新的方法测量海底冷泉渗漏气泡流速,即利用超声多普勒测量的原理和气泡的二次多普勒效应,应用超声多普勒测速测量海底冷泉渗漏气泡流速。本文介绍了超声多普勒理论,声波的反射和散射定律,以及FFT变换。为了初步验证海底冷泉渗漏气泡流速的超声多普勒测量这一方法的正确性,根据超声多普勒原理,声波的反射和散射定律设计了一发一收式的超声多普勒气泡流速测量装置,通过超声多普勒频移算出海底冷泉渗漏气泡流速。然后在此基础上进行改进,消除气泡运动方向与超声波束夹角的问题和测量结构的优化,采取一发两收的方式进行实验研究。实验利用实验装置模拟海底冷泉渗漏气泡不同气流量的的状态,在不同气流量下利用超声多普勒对海底冷泉渗漏气泡流速进行测量,且利用多普勒装置的摆动对三个位置的角度的数据进行测量,研究得出了海底冷泉渗漏气泡流速与海底冷泉渗漏气泡不同气流量之间的关系,实验得出海底冷泉渗漏气泡不同气流量对海底冷泉渗漏气泡流速的影响规律和角度摆动对测量结果的影响。
【图文】：
后用三个直径为Ｉｃｍ的圆柱形作为气泡出来的口子，每个出口两两位置水平相距逡逑１．５ｍ。调整在船玛的水深度为７．５ｉｎ，以致产生长长的气泡柱，并使超声换能器发射逡逑器对准气泡柱的中部进行实验（如图１－３）。这种方法是采用主动声纳的原理，利用逡逑气泡柱反射回波的强度间接检测海洋中的气泡的流量，适合于流量充足、集中的场逡逑口邋０逡逑４逡逑
Ｆｉｇ．１－６邋Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ邋ａｃｏｕｓｔｉｃ邋ｍｅｔｈｏｄ邋ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑ＧｒｅｉｎｅｒｔＪｅｎｓ等ｉ２。ｉ（２００８）采用了由２１个单元组成、波束角为６３度、频率１８０ｋＨｚ逡逑的声阵列观测海底冷泉渗漏（如图１－７）。该声阵列安装在一个有视频摄像导航的水逡逑下机器人上。使用时，机器人先安装在吊仓中，吊仓从船上下放到海底后，机器人逡逑从吊仓释放，，然后操纵机器人观测海底冷泉渗漏情况。这种装置主要用于海底冷泉逡逑n蚵┝轿植嫉牡鞑椤Ａ髁繎朴没夭ㄇ慷裙兰疲捎诨魅说淖颂浠嵊跋旎夭ㄥ义系那慷龋约傲魈晃榷ǖ龋髁坎饬课蟛钇蟆ｅ义希峰义
本文编号：2550386
【图文】：
后用三个直径为Ｉｃｍ的圆柱形作为气泡出来的口子，每个出口两两位置水平相距逡逑１．５ｍ。调整在船玛的水深度为７．５ｉｎ，以致产生长长的气泡柱，并使超声换能器发射逡逑器对准气泡柱的中部进行实验（如图１－３）。这种方法是采用主动声纳的原理，利用逡逑气泡柱反射回波的强度间接检测海洋中的气泡的流量，适合于流量充足、集中的场逡逑口邋０逡逑４逡逑
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