渤海海冰数值模拟及其工程应用

发布时间：2021-03-20 22:29

　　在渤海油气开发中，海冰是影响冰区结构设计、钻采施工、生产作业的重要海洋环境条件。对渤海海冰进行数值模拟和预测，并与油气开发工程紧密结合是合理确定海冰设计参数，减少冰害损失的有效途径。 本文结合国家自然科学基金委和中海石油渤海公司联合资助的“九五”重点基金项目中的“渤海海冰数值模拟及其工程应用”子课题，根据辽东湾海冰现场观测资料，对渤海海冰数学模型中的计算参数进行了确定，分析了渤海海冰的热力和动力要素特点，并在海冰数值模拟和预测的基础上对辽东湾JZ20-2海域MUQ锥体平台的冰激结构振动进行了分析。 渤海海冰数值模拟和预测主要是借鉴极区及其冰缘区的大、中尺度数学模型。为此，本文通过对极区海冰数值模拟及其相关研究的系统总结，并考虑渤海海冰的特点，详细分析了两种不同的海冰数值计算方法，即欧拉坐标下的差分法和拉格朗日坐标下的光滑质点法。 为使渤海海冰的数学模型能够适应渤海冰情特点，并对其中的重要计算参数进行确定，作者在辽东湾JZ20-2海域进行了连续7个冬季的海冰现场观测，完成了多次破冰船海冰和沿岸冰的调查工作，获得了大量的海冰观测资料。在此基础上，本文分析了冰面太阳辐射的计... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
    1.1 渤海海冰数值模拟的工程背景
        1.1.1 海冰灾害问题
        1.1.2 海冰设计参数问题
    1.2 极区海冰数值模拟及相关研究概述
        1.2.1 海冰数值模拟
        1.2.2 海冰与大气、海洋的相互作用
        1.2.3 海冰动力破坏
    1.3 渤海冰情特点及其海冰研究概述
        1.3.1 渤海冰情特点
        1.3.2 海冰监测和调查
        1.3.3 海冰物理力学性质
        1.3.4 海冰数值模拟和预测
        1.3.5 海冰荷载
        1.3.6 海冰管理和海冰区划
    1.4 本文主要工作
    参考文献
第二章 海冰数学模型及其计算方法
    2.1 前言
    2.2 海冰数值模拟的基本方程
        2.2.1 海冰热力方程
        2.2.2 海冰动力方程
        2.2.3 海冰连续方程
        2.2.4 海冰本构方程
    2.3 海冰数值模拟的计算方法
        2.3.1 海冰数值模拟的计算方法简介
        2.3.2 欧拉坐标下的有限差分法
        2.3.3 拉格朗日坐标下的光滑质点法
    2.4 小结
    参考文献
第三章 渤海海冰数值模拟中计算参数的确定
    3.1 前言
    3.2 渤海海冰定点监测系统
        3.2.1 海冰的平台定点监测
        3.2.2 雷达对海冰的识别和跟踪
    3.3 辽东湾冰期太阳辐射分析
        3.3.1 冰面太阳辐射计算
        3.3.2 太阳辐射对海冰生消趋势的影响
    3.4 辽东湾冰期海洋热通量的确定与分析
        3.4.1 海洋热通量的确定方法
        3.4.2 辽东湾海洋热通量的确定
    3.5 海冰拖曳系数的确定
        3.5.1 海冰拖曳系数的确定方法
        3.5.2 海冰拖曳系数的动量法确定
    3.6 小结
    参考文献
第四章 渤海海冰热力与动力要素分析
    4.1 前言
    4.2 渤海海冰生消的热力要素分析
        4.2.1 海冰热力要素计算
        4.2.2 计算结果分析
    4.3 渤海海冰特征厚度分析
        4.3.1 特征冰厚的物理机制
        4.3.2 特定气象和水文条件下的特征冰厚
        4.3.3 不同气象和水文条件下的特征冰厚
        4.3.4 渤海冰厚随其特征冰厚的动态变化
    4.4 渤海海冰漂移的动力要素分析
        4.4.1 海冰动力要素特征分析
        4.4.2 海冰动力要素对比
    4.5 渤海冰脊分析及其设计参数
        4.5.1 冰脊几何尺寸特征
        4.5.2 冰脊帆高的力学模型
        4.5.3 渤海不同海域冰脊设计参数
    4.6 小结
    参考文献
第五章 渤海海冰数值模拟
    5.1 前言
    5.2 渤海潮流场数值计算
        5.2.1 渤海潮流潮汐的浅水方程
        5.2.2 定解边界条件和差分公式的建立
        5.2.3 初值和边界条件处理
        5.2.4 计算的稳定性条件
        5.2.5 渤海潮流场计算输入条件
    5.3 辽东湾全场海冰的有限差分数值模拟
        5.3.1 输入条件
        5.3.2 模拟结果及分析
        5.3.3 结果验证
    5.4 辽东湾区域性漂移海冰的光滑质点数值模拟
        5.4.1 研究背景
        5.4.2 局部漂移海冰实时监测
        5.4.3 数值模拟结果及验证
        5.4.4 同自由漂移模拟的对比
    5.5 小结
    参考文献
第六章 基于局地海冰数值预测的冰激结构响应分析
    6.1 前言
    6.2 基于局地海冰数值预测的冰激结构响应分析系统
        6.2.1 局地海冰数值模拟和预测
        6.2.2 海冰物理力学参数推算
        6.2.3 辽东湾JZ20-2MUQ平台结构冰载和冰激响应计算
    6.3 基于构造冰力函数的冰激结构响应预测实例
        6.3.1 局地海冰数值预测
        6.3.2 海冰物理力学参数推算
        6.3.3 辽东湾JZ20-2MUQ平台冰激结构响应预测及验证
    6.4 小结
    参考文献
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
博士生期间发表的论文
博士生期间参加的科研项目
创新点摘要
致 谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]渤海海冰热力过程处理[J]. 王可光,王彩欣,吴辉碇.  海洋通报. 2000(05)
[2]辽东湾冰季太阳辐射分析[J]. 岳前进,季顺迎,苗文东,吴述礼.  海洋与湖沼. 2000(05)
[3]冰在斜面结构上的纵横弯曲破坏分析[J]. 李锋,岳前进.  水利学报. 2000(09)
[4]辽东湾海冰生消的热力要素分析[J]. 季顺迎,岳前进,张希.  海洋环境科学. 2000(03)
[5]航海雷达识别与跟踪海冰试验[J]. 岳前进,毕祥军,季顺迎,张涛.  大连理工大学学报. 2000(04)
[6]冰对锥体结构作用力的预测模型分析[J]. 于永海,岳前进.  海洋学报(中文版). 2000(03)
[7]海洋平台随机冰力谱的识别[J]. 智浩,岳前进,林家浩.  海洋工程. 2000(02)
[8]辽东湾冰期海洋热通量的确定与分析[J]. 季顺迎,岳前进.  海洋通报. 2000(02)
[9]海冰韧脆转变特性的宏微观分析[J]. 李洪升,岳前进,郑靖明,朱元林.  冰川冻土. 2000(01)
[10]冰荷载——海冰与近海结构相互作用[J]. 岳前进.  国际学术动态. 1999(05)



本文编号：3091783