工程海冰數(shù)值模型及應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書(shū)全面論述了國(guó)內(nèi)外在海冰數(shù)值模型方面的研究成果，并重點(diǎn)對(duì)海冰現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、海冰熱力學(xué)、海冰動(dòng)力學(xué)、海冰本構(gòu)模型、海冰數(shù)值方法、不同尺度下的海冰離散單元模型，以及海冰數(shù)值模型的工程應(yīng)用進(jìn)行了全面的論述。本書(shū)既介紹海冰數(shù)值模型方面的理論研究，又對(duì)其在冰區(qū)油氣作業(yè)區(qū)中的工程應(yīng)用進(jìn)行闡述，將理論研究與工程實(shí)踐密切結(jié)合，對(duì)解決冰區(qū)海冰數(shù)值預(yù)報(bào)和海洋結(jié)構(gòu)物風(fēng)險(xiǎn)分析提供有益的指導(dǎo)。本書(shū)研究成果為作者及合作伙伴十多年的研究成果，得到國(guó)家自然科學(xué)基金、863項(xiàng)目、新世紀(jì)優(yōu)秀人才資助計(jì)劃和國(guó)家海洋公益性專(zhuān)項(xiàng)等多個(gè)項(xiàng)目的資助，反映了海冰數(shù)值模型及工程應(yīng)用的最新研究進(jìn)展。
作為我國(guó)首部工程海冰數(shù)值模型方面的著作，本書(shū)可供海洋工程、海洋物理、寒區(qū)環(huán)境、數(shù)值方法等領(lǐng)域的科研人員，以及高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生參考。

書(shū)籍目錄

前言
第1章　緒論
 1．1　海冰研究概述
 1．1．1　海冰數(shù)值模型研究
 1．I．2　海冰與大氣、海洋的相互作用
 1．1．3　海冰的動(dòng)力破壞
 1．2　渤海海冰研究概述
 1．2．1　渤海海冰的冰情特點(diǎn)
 1．2．2　海冰監(jiān)測(cè)和調(diào)查
 1．2．3　海冰物理力學(xué)性質(zhì)
 1．2．4　海冰數(shù)值模擬和預(yù)測(cè)
 1．3　海冰數(shù)值模型研究的工程需求
 1．3．1　海冰災(zāi)害預(yù)防
 1．3．2　海冰設(shè)計(jì)參數(shù)確定
 1．4　小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第2章　基于油氣海洋平臺(tái)的海冰現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)
 2．1　海冰定點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概況
 2．2　海冰參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)
 2．2．1　海冰數(shù)字圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)
 2．2．2　海冰數(shù)字圖像監(jiān)測(cè)的程序系統(tǒng)
 2．2．3　海冰數(shù)字圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)在渤海油氣作業(yè)區(qū)的應(yīng)用
 2．3　海冰的雷達(dá)監(jiān)測(cè)技術(shù)
 2．3．1　航海雷達(dá)探測(cè)海冰的性能指標(biāo)
 2．3．2　海冰類(lèi)型識(shí)別
 2．3．3　海冰漂移軌跡的跟蹤
 2．4　小結(jié)
 參考文獻(xiàn)
第3章　海冰的熱力學(xué)特性
 3．1　海冰的熱力過(guò)程及數(shù)值方程
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參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　在冰緣區(qū)內(nèi)，波浪與風(fēng)和流的作用是冰蓋斷裂、破碎、重疊和堆積的主要因素。冰塊在波浪作用下斷裂、破碎以及冰塊間相互碰撞而造成的冰類(lèi)型的變化直接影響風(fēng)和流的拖曳系數(shù)等動(dòng)力因素。此外，波浪在冰一水交界處的動(dòng)量反射所產(chǎn)生的推力以及波浪作用下所產(chǎn)生的Stokes拖曳力也是有波浪冰區(qū)內(nèi)海冰運(yùn)動(dòng)的主要作用力。波浪與海冰之間的動(dòng)力作用造成的海冰熱力過(guò)程變化也是一種非常重要的波浪與海冰相互作用機(jī)制。在無(wú)波浪作用的海域，過(guò)冷的海水生成屑冰，大量屑冰在浮力作用下聚集在水面粘結(jié)并形成冰蓋；而在波浪作用下，過(guò)冷的海水生成屑冰，在湍流作用下大量的屑冰形成油脂冰，在較小波幅和較低溫度條件下油脂冰又形成蓮葉冰，最后大量的蓮葉冰粘結(jié)在一起形成冰蓋。然而，目前的海冰數(shù)值模型的參數(shù)化過(guò)程中還沒(méi)有考慮波浪的貢獻(xiàn)，這主要是因?yàn)樵谶h(yuǎn)離冰緣區(qū)的地方波浪的作用可以忽略；但在冰緣區(qū)內(nèi)的破碎海冰，其運(yùn)動(dòng)受到波浪的影響應(yīng)當(dāng)加以考慮。此外，海冰也影響進(jìn)入冰區(qū)的波浪的傳播特征，不同類(lèi)型的海冰不僅影響波浪傳播的彌散關(guān)系，還會(huì)產(chǎn)生消波作用，導(dǎo)致波幅逐漸衰減，從而影響冰區(qū)的結(jié)構(gòu)形態(tài)。　　渤海海冰的生消漂移過(guò)程受波浪作用的影響十分明顯。在整個(gè)冰期，海冰都在波浪以及風(fēng)和流的作用下不斷地?cái)嗔?、漂移、重疊與堆積。在一定的條件下，沿岸的固定冰和大面積的冰排在風(fēng)、浪、流以及潮等諸多動(dòng)力要素的作用下會(huì)發(fā)生斷裂，斷裂后的冰排又不斷地破碎為更小面積的冰塊。上述斷裂與破碎過(guò)程往往伴隨著冰塊間的重新凍結(jié)，重疊與堆積。因此，研究波浪與海冰的相互作用是提高渤海海冰數(shù)值模擬精度的關(guān)鍵；同時(shí)海冰斷裂機(jī)理的研究也是深入開(kāi)展海冰重疊與堆積過(guò)程的基礎(chǔ)性工作，在工程海冰中顯得極其重要。本章對(duì)波浪在冰區(qū)內(nèi)的傳播以及對(duì)近岸大面積海冰（半無(wú)限長(zhǎng)海冰）及海面浮冰塊（有限長(zhǎng)海冰）在規(guī)則波作用下的斷裂機(jī)理進(jìn)行闡述。 　　……

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