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不同动力输出系统下多浮体波浪能转换装置性能研究

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中国舰船研究 2024年

作者：杨雪儿彭伟张颖男于昕彤河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室

【目的】开发利用波浪能能够缓解能源短缺和环境污染的压力，波能装置与浮式防波堤结合是实现成本分摊、功能互补的有效方案。对一种兼具防波效果的多浮体波浪能转换装置进行动力输出系统控制优化。【方法】应用OpenFOAM程序构建数值波... 详细信息

【目的】开发利用波浪能能够缓解能源短缺和环境污染的压力，波能装置与浮式防波堤结合是实现成本分摊、功能互补的有效方案。对一种兼具防波效果的多浮体波浪能转换装置进行动力输出系统控制优化。【方法】应用OpenFOAM程序构建数值波浪水槽，模拟了5种不同PTO阻尼（线性阻尼、定常阻尼、线性弹簧阻尼、速度平方阻尼、跳跃阻尼）作用下多浮体式波浪能转换装置与波浪的相互作用，比较不同PTO类型作用下波能装置的能量俘获效率和消波性能。【结果】多浮体装置的波能俘获效率最高可达52.6%，线性弹簧阻尼和跳跃阻尼作为基于线性阻尼的优化，对波浪能装置的波能俘获和防浪消波效果有一定程度的影响，综合考虑波能俘获和防浪消波作用，线性阻尼比线性弹簧阻尼和跳跃阻尼更有优势。【结论】找到了定常阻尼、速度平方阻尼等PTO的优势波浪区间，对多浮体的PTO阻尼设置优化有一定参考意义。

关键词：多浮体波浪能转换装置 PTO阻尼能量俘获效率消波性能

中国邻近海域Stokes漂流速度分布特性研究

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：王京富陶爱峰解淑亚秦淑芳殷妍王岗河海大学港口海岸与近海工程学院河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室

Stokes漂流是波浪非线性的体现，和朗缪尔环流及海表物质输运等有着密切关系。基于EAR5再分析数据，计算分析了1980—2023年中国邻近海域Stokes漂流速度的四季分布，并对典型台风条件下Stokes漂流速度变化特性进行分析。结果表明：中国... 详细信息

Stokes漂流是波浪非线性的体现，和朗缪尔环流及海表物质输运等有着密切关系。基于EAR5再分析数据，计算分析了1980—2023年中国邻近海域Stokes漂流速度的四季分布，并对典型台风条件下Stokes漂流速度变化特性进行分析。结果表明：中国邻近海域Stokes漂流速度大小呈明显的纬向分布和季节性分布特征。除夏季外，Stokes漂流速度大值区均位于台湾海峡附近海域，平均速度可以达到0.1m/s，方向总体为南向和西南向。夏季，Stokes漂流速度大值区向西南部偏移，位于中南半岛的东南部，最大值为0.08～0.09m/s，方向总体为北向和东北向。黄渤海区域因受到地形和季风影响，Stokes漂流呈现出沿着海岸线向北传播的特征，与海表漂浮物向北输运有密切关系。在台风等极端天气影响下，尤其是在台风生成处附近海域，沿台风路径的Stokes漂流速度会增大2～3倍。

关键词：中国邻近海域 Stokes漂流速度 ERA5 分布特性

Mo掺杂二维VS_(2)吸附有毒气体的理论研究

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物理学报 2024年第1期73卷 131-139页

作者：王雪冰唐春梅谢梓涵俞瑞严杰蒋承乐河海大学力学与工程科学学院南京210098 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室南京210098 南京大学固体微结构物理国家重点实验室南京210093

NO_(2)、NH_(3)、芥子气和沙林是具有代表性的化学毒剂,它们扩散快毒性强,因此实现学术界和工业界对它们的快速检测极为重要.本文使用密度泛函理论研究发现过渡金属Mo原子可以稳定掺杂在二维VS_(2)结构中的S空位上,且掺杂结构与NO_(2)、... 详细信息

NO_(2)、NH_(3)、芥子气和沙林是具有代表性的化学毒剂,它们扩散快毒性强,因此实现学术界和工业界对它们的快速检测极为重要.本文使用密度泛函理论研究发现过渡金属Mo原子可以稳定掺杂在二维VS_(2)结构中的S空位上,且掺杂结构与NO_(2)、NH_(3)、沙林和芥子气之间具有较强的相互作用,进一步影响VS_(2)对NO_(2)、NH_(3)、沙林和芥子气的气敏性.本文通过吸附能、吸附距离、Mulliken电荷,差分电荷密度,能带图与态密度分析等进一步揭示了影响机理,并依据电导率、能带等计算结果对4种气体进行区分.因此Mo原子掺杂的VS_(2)结构可以有效吸附有毒气体,该研究可以为实验研究者提供充足的理论依据.

关键词： VS_(2) 密度泛函掺杂气敏机理

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风暴期间海冰对海浪影响的数值模拟研究—以北极Beaufort-Mackenzie海域为例

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河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：徐福敏吴宏李铖郑金海河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室河海大学港口海岸与近海工程学院河海大学水科学研究院

在全球气候变暖导致北极海域开冰期延长、开冰范围增加、海浪强度增强的背景下，极地海域海冰作用下海浪的精确模拟仍是待解决的科学问题，风暴过程中剧烈运动的海冰使得极地海域海浪模拟更加复杂。本研究基于Beaufort-Mackenzie海域200... 详细信息

在全球气候变暖导致北极海域开冰期延长、开冰范围增加、海浪强度增强的背景下，极地海域海冰作用下海浪的精确模拟仍是待解决的科学问题，风暴过程中剧烈运动的海冰使得极地海域海浪模拟更加复杂。本研究基于Beaufort-Mackenzie海域2008年开冰期西北向北极风暴（2008年10月5日—2008年10月8日）的风、浪及逐日海冰数据，研究风暴期间海冰密集度、发展阶段及海冰尺寸的变化，并取适用于该海冰状态的海冰模式，以SWAN模型数值模拟风暴过程中剧烈变化的风速、风向和海冰对海浪强度的影响，揭示风暴过程中海冰剧烈运动情形下Beaufort-Mackenzie海域各区位的海浪变化特性。对采用实际海冰信息的海冰模式、不同海冰密集度为固定边界进行Beaufort-Mackenzie海域数值模拟海浪进行了对比，探讨了不同海冰处理方法对极地海浪数值模拟的适用性。

关键词： Beaufort-Mackenzie海域北极风暴海冰密集度海冰模式 SWAN模型海浪

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盐沼植被分布动态监测及驱动力分析

河海大学学报(自然科学版) 2024年

作者：罗锋代建成陈治澎周光淮曾靖伟张弛河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室河海大学港口海岸与近海工程学院南通河海大学海洋与近海工程研究院

采用物候特征合成方法，反演1984-2021年期间盐城湿地珍禽国家级自然保护区核心区盐沼植被时空演变，并分析其驱动机制。结果表明：核心区盐沼植被总面积从11113.2hm2增长至16528.14hm2，年均复合增长率为1.11％。其中，互花米草自引种... 详细信息

采用物候特征合成方法，反演1984-2021年期间盐城湿地珍禽国家级自然保护区核心区盐沼植被时空演变，并分析其驱动机制。结果表明：核心区盐沼植被总面积从11113.2hm2增长至16528.14hm2，年均复合增长率为1.11％。其中，互花米草自引种以来经历了四个阶段的扩张，面积达到4969.62hm2；芦苇的面积增加了8806.95hm2；受到生态位竞争等自然因素和水产养殖基地等人工干扰的叠加影响，碱蓬和茅草面积占比分别减少至9.84％和1.47％，适宜生境破碎化严重。研究结果可为盐城自然保护区核心区未来的合理规划和生态修复提供科学依据。

关键词：盐沼植被时空变化动态监测遥感自然保护区

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氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂行为

哈尔滨工业大学学报 2024年第2期56卷 151-160页

作者：俞小彤常西栋周文涛廖迎娣陈达河海大学港口海岸与近海工程学院南京210098 海岸灾害及防护教育部重点实验室(河海大学) 南京210098

为评估海洋、盐湖等环境中钢筋混凝土结构耐久性,通过试验与理论相结合探究氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂特性。通电腐蚀5%(质量分数)NaCl、5%NaCl+5%Na_(2)SO_(4)溶液中钢筋混凝土试件,对比分析混凝土表观形貌、钢筋锈蚀特征... 详细信息

为评估海洋、盐湖等环境中钢筋混凝土结构耐久性,通过试验与理论相结合探究氯盐与硫酸盐复合侵蚀下钢筋混凝土锈裂特性。通电腐蚀5%(质量分数)NaCl、5%NaCl+5%Na_(2)SO_(4)溶液中钢筋混凝土试件,对比分析混凝土表观形貌、钢筋锈蚀特征。设计伴随的混凝土腐蚀试验,类比保护层腐蚀劣化,分析混凝土力学性能。结果表明:硫酸盐的存在改变胀裂前混凝土形貌,使得单一氯盐侵蚀下的“白须”消失,表面粉化并出现盐结晶,延长胀裂时间;复合侵蚀下钢筋锈蚀率低于单一氯盐侵蚀,二者均显著低于法拉第定律理论值;锈胀裂缝宽度与钢筋锈蚀率线性相关,硫酸盐的存在增大裂缝随钢筋锈蚀发展的速率;通电环境中,受腐蚀混凝土的抗压强度先升高后降低,劈裂抗拉强度不断降低。提出受腐蚀混凝土的抗拉强度演化经验公式。在经典锈胀模型的基础上考虑锈蚀产物对裂缝的填充作用,并将硫酸盐的影响考虑至混凝土抗拉强度、钢筋腐蚀电流密度中,建立复合侵蚀下钢筋混凝土胀裂时间预测模型,并验证了模型的有效性。

关键词：氯盐-硫酸盐侵蚀混凝土腐蚀锈胀力胀裂时间

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基于挟沙力方法的潮滩剖面形态演变数值模型

泥沙研究 2024年

作者：陈治澎罗锋李瑞杰张弛河海大学港口海岸与近海工程学院南通河海大学海洋与近海工程研究院河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室

为研究波流共同作用下的潮滩剖面形态演变，推导了基于切应力方法的挟沙力公式，开发了基于挟沙力方法的潮滩剖面形态演变数值模型，模拟结果与Delft3D模型基本一致，计算效率明显提升。分别采用切应力方法和挟沙力方法模拟潮滩形态的... 详细信息

为研究波流共同作用下的潮滩剖面形态演变，推导了基于切应力方法的挟沙力公式，开发了基于挟沙力方法的潮滩剖面形态演变数值模型，模拟结果与Delft3D模型基本一致，计算效率明显提升。分别采用切应力方法和挟沙力方法模拟潮滩形态的演变过程，挟沙力方法在潮间带上部区域的模拟效果优于切应力方法，更容易模拟出淤积条件下的上凸形剖面，整体剖面形态更接近实测剖面。计算模拟了潮滩剖面在不同波浪条件下的演变过程，波浪对潮滩形态有极强的塑造作用，入射波高的提升加剧了潮间带的侵蚀，形成明显的下凹形剖面。

关键词：挟沙力潮滩地貌演变数值模拟波浪侵蚀

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基于江苏海域定点观测资料的双峰谱谱型研究

海洋学报 2024年第2期46卷 107-116页

作者：杨伊妮陶爱峰曹力玮范骏王岗河海大学海岸灾害及防护教育部重点试验室江苏南京210024 河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210024 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司陕西西安710065

江苏海域作为全国海上风电重点建设海域,走向远海是未来发展的主趋势,外海开敞海域涌浪成分较多,海浪谱往往以双峰谱的形式出现,因此双峰谱海浪的谱型特征需要进一步深入研究,为海上施工提供参考依据。基于浮标测站2018年全年观测数据,... 详细信息

江苏海域作为全国海上风电重点建设海域,走向远海是未来发展的主趋势,外海开敞海域涌浪成分较多,海浪谱往往以双峰谱的形式出现,因此双峰谱海浪的谱型特征需要进一步深入研究,为海上施工提供参考依据。基于浮标测站2018年全年观测数据,经过异常值检验、双峰谱识别后得到1 223笔双峰谱数据,进而研究江苏海域波浪双峰谱谱型特征,对比不同典型双峰谱谱型并展开实测双峰谱的拟合,提出了修正谱宽参量,探究了修正系数、峰升高因子、谱宽参量间的依赖关系,得到了双峰谱拟合谱型表达式。结果表明:基于北大西洋海域提出Ochi-Hubble谱系及基于挪威海域提出的Torsethaugen谱并不适用于江苏海域双峰谱谱型,本文提出的双峰JONSWAP拟合谱具有自适应性,可以科学合理地描述江苏海域双峰谱谱型,并推广应用于不同风场、地形条件的海域中。

关键词：江苏海域双峰谱 Ochi-Hubble六参数谱 Torsethaugen双峰谱双峰JONSWAP拟合谱

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盐城自然保护区盐沼植被分布动态监测及驱动力分析

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河海大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 88-95页

作者：罗锋代建成陈治澎周光淮曾靖伟张弛河海大学港口海岸与近海工程学院江苏南京210098 南通河海大学海洋与近海工程研究院江苏南通226000 河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室江苏南京210098

为探究江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区盐沼植被时空演变规律,采用物候特征合成方法反演了1984—2021年保护区核心区4种盐沼植被(互花米草、芦苇、碱蓬和茅草)面积,分析其时空演变规律和驱动机制。结果表明:核心区盐沼植被总面积从111... 详细信息

为探究江苏盐城湿地珍禽国家级自然保护区盐沼植被时空演变规律,采用物候特征合成方法反演了1984—2021年保护区核心区4种盐沼植被(互花米草、芦苇、碱蓬和茅草)面积,分析其时空演变规律和驱动机制。结果表明:核心区盐沼植被总面积从11113.2 hm^(2)增长至16528.14 hm^(2),年均复合增长率为1.11%,主要得益于互花米草的保滩促淤能力;互花米草和芦苇通过占领大量碱蓬滩、茅草滩和光滩,面积分别增加了4968.62 hm^(2)和8806.95 hm^(2),年均复合增长率分别为26.67%和6.88%;受生态位竞争等自然因素和水产养殖基地等人工干扰的叠加影响,碱蓬和茅草面积分别减少了3494.25 hm^(2)和4867.38 hm^(2),年均复合增长率分别为-3.14%和-8.11%,适宜生境破碎化严重。

关键词：盐沼植被物侯分析时空变化动态监测遥感盐城自然保护区

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