工程海冰數(shù)值模型及應(yīng)用

內(nèi)容概要

本書全面論述了國內(nèi)外在海冰數(shù)值模型方面的研究成果，并重點對海冰現(xiàn)場監(jiān)測技術(shù)、海冰熱力學、海冰動力學、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)用進行了全面的論述。本書既介紹海冰數(shù)值模型方面的理論研究，又對其在冰區(qū)油氣作業(yè)區(qū)中的工程應(yīng)用進行闡述，將理論研究與工程實踐密切結(jié)合，對解決冰區(qū)海冰數(shù)值預(yù)報和海洋結(jié)構(gòu)物風險分析提供有益的指導。本書研究成果為作者及合作伙伴十多年的研究成果，得到國家自然科學基金、863項目、新世紀優(yōu)秀人才資助計劃和國家海洋公益性專項等多個項目的資助，反映了海冰數(shù)值模型及工程應(yīng)用的最新研究進展。
作為我國首部工程海冰數(shù)值模型方面的著作，本書可供海洋工程、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)專業(yè)的研究生參考。

書籍目錄

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
 1．2．2　海冰監(jiān)測和調(diào)查
 1．2．3　海冰物理力學性質(zhì)
 1．2．4　海冰數(shù)值模擬和預(yù)測
 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)計參數(shù)確定
 1．4　小結(jié)
 參考文獻
第2章　基于油氣海洋平臺的海冰現(xiàn)場監(jiān)測
 2．1　海冰定點現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)概況
 2．2　海冰參數(shù)現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)字圖像處理系統(tǒng)
 2．2．1　海冰數(shù)字圖像監(jiān)測技術(shù)
 2．2．2　海冰數(shù)字圖像監(jiān)測的程序系統(tǒng)
 2．2．3　海冰數(shù)字圖像監(jiān)測技術(shù)在渤海油氣作業(yè)區(qū)的應(yīng)用
 2．3　海冰的雷達監(jiān)測技術(shù)
 2．3．1　航海雷達探測海冰的性能指標
 2．3．2　海冰類型識別
 2．3．3　海冰漂移軌跡的跟蹤
 2．4　小結(jié)
 參考文獻
第3章　海冰的熱力學特性
 3．1　海冰的熱力過程及數(shù)值方程
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參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在冰緣區(qū)內(nèi)，波浪與風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型的變化直接影響風和流的拖曳系數(shù)等動力因素。此外，波浪在冰一水交界處的動量反射所產(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)海冰運動的主要作用力。波浪與海冰之間的動力作用造成的海冰熱力過程變化也是一種非常重要的波浪與海冰相互作用機制。在無波浪作用的海域，過冷的海水生成屑冰，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)化過程中還沒有考慮波浪的貢獻，這主要是因為在遠離冰緣區(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，其運動受到波浪的影響應(yīng)當加以考慮。此外，海冰也影響進入冰區(qū)的波浪的傳播特征，不同類型的海冰不僅影響波浪傳播的彌散關(guān)系，還會產(chǎn)生消波作用，導致波幅逐漸衰減，從而影響冰區(qū)的結(jié)構(gòu)形態(tài)?！　〔澈：１纳七^程受波浪作用的影響十分明顯。在整個冰期，海冰都在波浪以及風和流的作用下不斷地斷裂、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、浪、流以及潮等諸多動力要素的作用下會發(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；同時海冰斷裂機理的研究也是深入開展海冰重疊與堆積過程的基礎(chǔ)性工作，在工程海冰中顯得極其重要。本章對波浪在冰區(qū)內(nèi)的傳播以及對近岸大面積海冰（半無限長海冰）及海面浮冰塊（有限長海冰）在規(guī)則波作用下的斷裂機理進行闡述。 　　……

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