海洋微結(jié)構(gòu)剪切流傳感器及其載體設(shè)計方法與實驗研究.pdf

1、海洋內(nèi)部運動能量傳遞過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程是建立完善海洋宏觀運動物理模型、了解海洋內(nèi)部混合的基礎(chǔ)。此外，微結(jié)構(gòu)湍流還對海水運動速度、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)湍流對于認識海洋內(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)鍵是得到湍流動能耗散率。剪切流傳感器是目前微結(jié)構(gòu)湍流測量的常用儀器，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。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動，運動過程中剪切流傳感器對海洋微結(jié)構(gòu)湍流的水平或豎直方向的脈動進行測量，再根據(jù)海水粘度、載體運動速度等物理量可以得到所測量區(qū)域的海水微結(jié)構(gòu)湍流耗散率。
　　 目前，對剪切流傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械性能以及傳感器載體的水動力學性能和相關(guān)實驗儀器的研究并不多，而這些因素對湍流測量準確性產(chǎn)生影響。另外，我國海洋微結(jié)構(gòu)測量儀器基本依靠引進國外技術(shù)，而目前需求量日益增

3、大，因此開展海洋微結(jié)構(gòu)測量儀器的研究非常必要。本文對剪切流傳感器結(jié)構(gòu)、傳感器載體垂向剖面儀的水動力學性能等方面進行了較為系統(tǒng)的研究，開發(fā)出了新型剪切流傳感器及其相關(guān)的實驗儀器，得到了垂向剖面儀的運動特性，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)通過驗收并得到實際應(yīng)用。
　　 本文主要研究成果和創(chuàng)新點為：
　　 1.基于PVDF壓電薄膜材料，設(shè)計了新型結(jié)構(gòu)剪切流傳感器。根據(jù)剪切流傳感器結(jié)構(gòu)特點和工作環(huán)境提出了采用流固耦合、壓電耦合理論對傳感器性能進行