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工程海冰數值模型及應用(簡體書)
人民幣定價:90.00元
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商品簡介

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目次

書摘/試閱

《工程海冰數值模型及應用》全面論述了國內外在海冰數值模型方面的研究成果,并重點對海冰現場監測技術、海冰熱力學、海冰動力學、海冰本構模型、海冰數值方法、不同尺度下的海冰離散單元模型,以及海冰數值模型的工程應用進行了全面的論述。《工程海冰數值模型及應用》既介紹海冰數值模型方面的理論研究,又對其在冰區油氣作業區中的工程應用進行闡述,將理論研究與工程實踐密切結合,對解決冰區海冰數值預報和海洋結構物風險分析提供有益的指導。《工程海冰數值模型及應用》研究成果為作者及合作伙伴麼多年的研究成果,得到國家自然科學基金、863項目、新世紀優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,反映了海冰數值模型及工程應用的最新研究進展。
作為我國首部工程海冰數值模型方面的著作,《工程海冰數值模型及應用》可供海洋工程、海洋物理、寒區環境、數值方法等領域的科研人員,以及高等院校相關專業的研究生參考。
《工程海冰數值模型及應用》由科學出版社出版。
前言
第1章 緒論
1.1 海冰研究概述
1.1.1 海冰數值模型研究
1.1.2 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
L2.1 渤海海冰的冰情特點
1.2.2 海冰監測和調查
1.2.3 海冰物理力學性質
1.2.4 海冰數值模擬和預測
1.3 海冰數值模型研究的工程需求
1.3.1 海冰災害預防
1.3.2 海冰設計參數確定
1.4 小結
參考文獻

第2章 基于油氣海洋平臺的海冰現場監測
2.1 海冰定點現場監測系統概況
2.2 海冰參數現場監測的數字圖像處理系統
2.2.1 海冰數字圖像監測技術
2.2.2 海冰數字圖像監測的程序系統
2.2.3 海冰數字圖像監測技術在渤海油氣作業區的應用
2.3 海冰的雷達監測技術
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
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值方程
3.1.1 長波輻射
3.1.2 冰面感熱和潛熱
3.1.3 冰內熱傳導
3.2 冰面太陽輻射的特性分析
3.2.1 冰面太陽輻射計算
3.2.2 太陽輻射對海冰生消趨勢的影響
3.3 海洋熱通量及冰水間熱傳遞系數
3.3.1 海洋熱通量的確定方法
3.3.2 遼東灣海洋熱通量的確定
3.3.3 海冰水間的熱傳遞系數
3.4 海冰熱力過程的計算分析
3.4.1 海冰表面溫度的確定
3.4.2 冰內溫度場的計算
3.4.3 冰厚的計算
3.4.4 渤海海冰的熱力特性分析
3.5 渤海海冰的特征冰厚
3.5.1 特征冰厚的物理機制
3.5.2 特定氣象和水文條件下的特征冰厚
3.5.3 不同氣象和水文條件下的特征冰厚
3.5.4 渤海冰厚隨其特征冰厚的動態變化
3.6 冰厚計算的累積負氣溫法
3.6.1 累積負氣溫方法的物理機理
3.6.2 累積負氣溫法在渤海的應用
3.7 小結
參考文獻

第4章 海冰的動力學特性
4.1 海冰的動力方程
4.1.1 海冰漂移的動量方程
4.1.2 海冰動力要素對比分析
4.2 海冰的拖曳系數
4.2.1 海冰拖曳系數的確定方法
4.2.2 遼東灣J220-2海域海冰拖曳系數的動量法確定
4.3 海冰在風、流和潮汐作用下的動力破壞
4.3.1 風和流作用下海冰爬升斷裂模式
4.3.2 漲落潮時海冰斷裂模式
第5章 海冰與波浪的相互作用
第6章 海冰動力學的本構模型
第7章 海冰動力一熱力過程的數值方法
第8章 海冰動力過程的離散單元模型
第9章 海冰數值模型的工程應用
參考文獻
在冰緣區內,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等動力因素。此外,波浪在冰一水交界處的動量反射所產生的推力以及波浪作用下所產生的Stokes拖曳力也是有波浪冰區內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,最後大量的蓮葉冰粘結在一起形成冰蓋。然而,目前的海冰數值模型的參數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的地方波浪的作用可以忽略;但在冰緣區內的破碎海冰,其運動受到波浪的影響應當加以考慮。此外,海冰也影響進入冰區的波浪的傳播特征,不同類型的海冰不僅影響波浪傳播的彌散關系,還會產生消波作用,導致波幅逐漸衰減,從而影響冰區的結構形態。
渤海海冰的生消漂移過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生斷裂,斷裂後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,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值模擬精度的關鍵;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性工作,在工程海冰中顯得極其重要。本章對波浪在冰區內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)在規則波作用下的斷裂機理進行闡述。

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