垂直微結(jié)構(gòu)湍流剖面儀結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、海洋微結(jié)構(gòu)湍流的測(cè)量對(duì)于研究海洋宏觀運(yùn)動(dòng)和認(rèn)識(shí)海洋內(nèi)部變化規(guī)律具有重要意義,研究海洋微結(jié)構(gòu)湍流的關(guān)鍵是取得湍動(dòng)能耗散率,搭載剪切流傳感器的垂直微結(jié)構(gòu)剖面儀是目前獲取海洋微結(jié)構(gòu)湍流數(shù)據(jù)的最常用平臺(tái)。垂直剖面儀的測(cè)量精度受多種因素影響,主要有流致振動(dòng)、下降速度、傳感器的校核誤差、測(cè)量水域的非各向同性等。剖面儀測(cè)量的精度制約著剖面儀的發(fā)展,更高的測(cè)量精度是以后垂直剖面儀設(shè)計(jì)所追求的首要目標(biāo)。
　　本文主要就與垂直剖面儀結(jié)構(gòu)相關(guān)的影響因素

2、進(jìn)行研究,即剖面儀的流致振動(dòng)以及下降速度。使用計(jì)算流體力學(xué)軟件以及流固耦合方法對(duì)剖面儀的流致振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究,得出影響剖面儀流致振動(dòng)的結(jié)構(gòu)因素,以剖面儀測(cè)量精度為目標(biāo)對(duì)剖面儀結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。研究取得的主要成果如下:
　　(1)從垂直剖面儀測(cè)量原理出發(fā),分析了影響剖面儀測(cè)量精度的主要因素,為下一步進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。
　　(2)分別采用流固耦合分析方法和大渦數(shù)值模擬方法,模擬仿真了垂直微結(jié)構(gòu)剖面儀的下降過(guò)程及其周圍的流場(chǎng)變化情

3、況,分析了剖面儀下降過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及下降過(guò)程中的渦脫落情況,探討了剖面儀的流致振動(dòng)機(jī)理。
　　(3)采用流固耦合方法計(jì)算了剖面儀的結(jié)構(gòu)對(duì)其流致振動(dòng)的影響,得到結(jié)構(gòu)尺寸與流致振動(dòng)的關(guān)系,在此基礎(chǔ)上,以降低流致振動(dòng)為目標(biāo)對(duì)剖面儀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。
　　(4)分析了剖面儀對(duì)下降速度的要求以及剖面儀下降速度的決定因素,發(fā)現(xiàn)毛刷阻力系數(shù)是控制下降速度的關(guān)鍵因素。使用流固耦合方法計(jì)算了剖面儀毛刷的阻力系數(shù),為剖面儀下降速度的控制提供