海洋微結(jié)構(gòu)剪切流傳感器及其載體設(shè)計(jì)方法與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、海洋內(nèi)部運(yùn)動(dòng)能量傳遞過(guò)程一般是由大尺度到小尺度、最終以微結(jié)構(gòu)湍流的形式耗散。研究湍流能量耗散過(guò)程是建立完善海洋宏觀運(yùn)動(dòng)物理模型、了解海洋內(nèi)部混合的基礎(chǔ)。此外，微結(jié)構(gòu)湍流還對(duì)海水運(yùn)動(dòng)速度、溫鹽特性及水中溶解態(tài)、顆粒態(tài)物質(zhì)的分布有顯著影響，因此，海洋微結(jié)構(gòu)湍流對(duì)于認(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)鍵是得到湍流動(dòng)能耗散率。剪切流傳感器是目前微結(jié)構(gòu)湍流測(cè)量的常用儀器，該傳感器內(nèi)部的壓電陶瓷片受到海洋湍流的作

2、用產(chǎn)生信號(hào)。剪切流傳感器安裝在其專用載體上，跟隨載體以一定的速度在海水中運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中剪切流傳感器對(duì)海洋微結(jié)構(gòu)湍流的水平或豎直方向的脈動(dòng)進(jìn)行測(cè)量，再根據(jù)海水粘度、載體運(yùn)動(dòng)速度等物理量可以得到所測(cè)量區(qū)域的海水微結(jié)構(gòu)湍流耗散率。
　　 目前，對(duì)剪切流傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械性能以及傳感器載體的水動(dòng)力學(xué)性能和相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器的研究并不多，而這些因素對(duì)湍流測(cè)量準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。另外，我國(guó)海洋微結(jié)構(gòu)測(cè)量?jī)x器基本依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，而目前需求量日益增

3、大，因此開展海洋微結(jié)構(gòu)測(cè)量?jī)x器的研究非常必要。本文對(duì)剪切流傳感器結(jié)構(gòu)、傳感器載體垂向剖面儀的水動(dòng)力學(xué)性能等方面進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究，開發(fā)出了新型剪切流傳感器及其相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器，得到了垂向剖面儀的運(yùn)動(dòng)特性，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)通過(guò)驗(yàn)收并得到實(shí)際應(yīng)用。
　　 本文主要研究成果和創(chuàng)新點(diǎn)為：
　　 1.基于PVDF壓電薄膜材料，設(shè)計(jì)了新型結(jié)構(gòu)剪切流傳感器。根據(jù)剪切流傳感器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作環(huán)境提出了采用流固耦合、壓電耦合理論對(duì)傳感器性能進(jìn)行