2018年 第40卷 第5期
2018, 40(5): 1-14.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.001
摘要:
受人类活动和全球变化的影响，河口和近海海域的低氧以及酸化等环境问题日益突出，近年来已成为科学研究的热点问题并受到社会广泛关注。本文通过梳理底栖有孔虫壳貌微观特征对海域低氧及酸化环境指示的研究现状，总结了壳体特征（壳径和壳重）、壳孔特征（密度、孔径、形态）、壳饰（牙突、瘤状物、脐翼）、壳面溶蚀及壳体重新钙化所引起的房室畸变等指标应用的理论基础和方法技术，并分析了影响结果的各种干扰因素，指出了在研究中若干需要注意的问题和研究方向，提出了一些具有可操作性的建议，为更好地将其应用于近岸海域低氧和酸化环境的研究中并推进至地质历史时期此类古环境的演化研究提供参考。
受人类活动和全球变化的影响，河口和近海海域的低氧以及酸化等环境问题日益突出，近年来已成为科学研究的热点问题并受到社会广泛关注。本文通过梳理底栖有孔虫壳貌微观特征对海域低氧及酸化环境指示的研究现状，总结了壳体特征（壳径和壳重）、壳孔特征（密度、孔径、形态）、壳饰（牙突、瘤状物、脐翼）、壳面溶蚀及壳体重新钙化所引起的房室畸变等指标应用的理论基础和方法技术，并分析了影响结果的各种干扰因素，指出了在研究中若干需要注意的问题和研究方向，提出了一些具有可操作性的建议，为更好地将其应用于近岸海域低氧和酸化环境的研究中并推进至地质历史时期此类古环境的演化研究提供参考。
2018, 40(5): 15-23.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.002
摘要:
海啸能被大洋海脊引导以俘获波的形式沿其传播上万千米，且因其特殊的运动方式，携带巨大能量影响远场地区的港口，严重威胁海岸安全。本文首先基于线性浅水方程，推导了双曲余弦平方海脊上俘获波的波面解，其为μ阶ν次的连带勒让德函数的第一类解和第二类解的组合。进一步推导出其对应的频散关系，其中对于确定的频率ω，存在无穷多个波数ky与之对应。采用MIKE21-BW模型，模拟了产生于海脊脊顶处的海啸在理想双曲余弦平方海脊上的传播变形过程。结果表明，小部分能量以自由先驱波进行传播，海啸波的波能大部分被海脊俘获。海脊俘获波沿着海脊方向为行进波，随着海啸波传播时间的增加，波浪在沿着海脊方向的延展范围也逐渐增大，波高逐渐减小、波的个数逐渐增加。俘获波能量主要由不同频率以相同速度传播的具有孤立波特性的波浪成分和能量主要集中在特定频率范围内的波浪成分组成。
海啸能被大洋海脊引导以俘获波的形式沿其传播上万千米，且因其特殊的运动方式，携带巨大能量影响远场地区的港口，严重威胁海岸安全。本文首先基于线性浅水方程，推导了双曲余弦平方海脊上俘获波的波面解，其为μ阶ν次的连带勒让德函数的第一类解和第二类解的组合。进一步推导出其对应的频散关系，其中对于确定的频率ω，存在无穷多个波数ky与之对应。采用MIKE21-BW模型，模拟了产生于海脊脊顶处的海啸在理想双曲余弦平方海脊上的传播变形过程。结果表明，小部分能量以自由先驱波进行传播，海啸波的波能大部分被海脊俘获。海脊俘获波沿着海脊方向为行进波，随着海啸波传播时间的增加，波浪在沿着海脊方向的延展范围也逐渐增大，波高逐渐减小、波的个数逐渐增加。俘获波能量主要由不同频率以相同速度传播的具有孤立波特性的波浪成分和能量主要集中在特定频率范围内的波浪成分组成。
2018, 40(5): 24-36.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.003
摘要:
海草所形成的植物消波体系能有效防止岸线的侵蚀。利用Sánchez-González等的实验数据分析了波浪非线性对海草消波特性的影响。研究结果表明，相对水深和波陡对海草床的波能衰减系数影响依赖于海草淹没度。相对波高一定时，拖曳力系数随相对水深的增大而增大。对给定的相对水深，拖曳力系数随波陡的增大而减小。波浪非线性对于规则波和非规则波海草消波特性的影响并不一致。用无量纲参数（邱卡数、雷诺数、厄塞尔数）表达拖曳力系数的效果取决于拖曳力系数与无量纲参数的关系中是否充分考虑波浪非线性对拖曳力系数的影响。
海草所形成的植物消波体系能有效防止岸线的侵蚀。利用Sánchez-González等的实验数据分析了波浪非线性对海草消波特性的影响。研究结果表明，相对水深和波陡对海草床的波能衰减系数影响依赖于海草淹没度。相对波高一定时，拖曳力系数随相对水深的增大而增大。对给定的相对水深，拖曳力系数随波陡的增大而减小。波浪非线性对于规则波和非规则波海草消波特性的影响并不一致。用无量纲参数（邱卡数、雷诺数、厄塞尔数）表达拖曳力系数的效果取决于拖曳力系数与无量纲参数的关系中是否充分考虑波浪非线性对拖曳力系数的影响。
2018, 40(5): 37-47.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.004
摘要:
利用南海北部的浮标、石油平台观测的海面风资料，分析了0~200 km范围内，不同离岸距离站点的风速的概率分布特征。观测结果指出，各站平均风速一般最大值出现在冬季，最小值出现在夏季，具有明显的季节变化特征，并且平均风速随着离岸距离的增大也逐渐增大。对于离岸距离较近的区域（100 km以内），海面风基本符合双参数的Weibull分布，但对于100 km以外的海面风速概率分布与Weibull分布存在明显差异，随着离岸距离的增大，平均风速和风速标准偏差也相应增大。风速平均值与风速标准偏差的比值较小时，Weibull分布的偏斜度基本为正值，当比值较大时偏斜度转为负值。随着离岸距离的增大，出现与Weibull分布不一致的情况越来越多，且与对应的Weibull分布相比，其偏斜度越小，风速概率分布越不能用Weibull分布进行较好拟合。
利用南海北部的浮标、石油平台观测的海面风资料，分析了0~200 km范围内，不同离岸距离站点的风速的概率分布特征。观测结果指出，各站平均风速一般最大值出现在冬季，最小值出现在夏季，具有明显的季节变化特征，并且平均风速随着离岸距离的增大也逐渐增大。对于离岸距离较近的区域（100 km以内），海面风基本符合双参数的Weibull分布，但对于100 km以外的海面风速概率分布与Weibull分布存在明显差异，随着离岸距离的增大，平均风速和风速标准偏差也相应增大。风速平均值与风速标准偏差的比值较小时，Weibull分布的偏斜度基本为正值，当比值较大时偏斜度转为负值。随着离岸距离的增大，出现与Weibull分布不一致的情况越来越多，且与对应的Weibull分布相比，其偏斜度越小，风速概率分布越不能用Weibull分布进行较好拟合。
2018, 40(5): 48-61.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.005
摘要:
本文采用基于WRFDA的集合-变分混合同化系统（En3DVAR）在云尺度分辨率下同化了雷达观测资料考察其对登陆台风"桑美"的影响。高时空分辨率的雷达径向风资料在台风登陆前的3 h同化窗内以每30 min的频率同化进WRF模式（Weather Research and Forecasting）。研究结果表明：En3DVAR试验在3 h同化窗内的均方根误差相比3DVAR试验改进显著，这可能得益于混合同化系统中提供的"流依赖"的集合协方差信息。系统性的诊断分析表明En3DVAR试验在台风内核区产生了较为明显正温度增量，对台风内核区的热力和动力结构均有较好调整，而3DVAR则在台风内核区产生了负温度增量；相比3DAVR试验，En3DVAR在采用了"流依赖"的集合协方差信息后还可以对背景场上的台风的位置进行系统性的偏差订正。总体而言，En3DVAR试验预报的台风路径和强度相比3DVAR改进显著，其正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"集合协方差信息。
本文采用基于WRFDA的集合-变分混合同化系统（En3DVAR）在云尺度分辨率下同化了雷达观测资料考察其对登陆台风"桑美"的影响。高时空分辨率的雷达径向风资料在台风登陆前的3 h同化窗内以每30 min的频率同化进WRF模式（Weather Research and Forecasting）。研究结果表明：En3DVAR试验在3 h同化窗内的均方根误差相比3DVAR试验改进显著，这可能得益于混合同化系统中提供的"流依赖"的集合协方差信息。系统性的诊断分析表明En3DVAR试验在台风内核区产生了较为明显正温度增量，对台风内核区的热力和动力结构均有较好调整，而3DVAR则在台风内核区产生了负温度增量；相比3DAVR试验，En3DVAR在采用了"流依赖"的集合协方差信息后还可以对背景场上的台风的位置进行系统性的偏差订正。总体而言，En3DVAR试验预报的台风路径和强度相比3DVAR改进显著，其正效果主要来源于混合背景误差协方差中的"流依赖"集合协方差信息。
2018, 40(5): 62-74.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.006
摘要:
本文基于地震、钻井和区域地质资料，运用回剥法和平衡剖面技术定量研究了万安盆地的构造沉降和伸展程度，重建盆地的构造演化史并探讨其成因机制。模拟结果表明，万安盆地构造沉降曲线为多段式，其南北部构造沉降差异明显，且沉降中心逐渐向南发展的趋势。晚始新世-渐新世（37.8~23.03 Ma BP）盆地中、北部快速沉降，存在两个沉降中心；早中新世（23.03~16.0 Ma BP）盆地南部也发生快速沉降，整个盆地存在3个沉降中心；中中新世（约16.0~11.63 Ma BP）沉降作用减弱，盆地进入裂后热沉降期。万安盆地的伸展和形成演化呈现北早南晚的特征，与南海海底扩张密切相关，同时受控于万安断裂带交替地右旋-左旋走滑作用，是伸展和走滑双重作用的结果。盆地的构造演化过程可细分为4个阶段：初始裂谷期、主要裂谷期、走滑改造期和裂后加速沉降期。
本文基于地震、钻井和区域地质资料，运用回剥法和平衡剖面技术定量研究了万安盆地的构造沉降和伸展程度，重建盆地的构造演化史并探讨其成因机制。模拟结果表明，万安盆地构造沉降曲线为多段式，其南北部构造沉降差异明显，且沉降中心逐渐向南发展的趋势。晚始新世-渐新世（37.8~23.03 Ma BP）盆地中、北部快速沉降，存在两个沉降中心；早中新世（23.03~16.0 Ma BP）盆地南部也发生快速沉降，整个盆地存在3个沉降中心；中中新世（约16.0~11.63 Ma BP）沉降作用减弱，盆地进入裂后热沉降期。万安盆地的伸展和形成演化呈现北早南晚的特征，与南海海底扩张密切相关，同时受控于万安断裂带交替地右旋-左旋走滑作用，是伸展和走滑双重作用的结果。盆地的构造演化过程可细分为4个阶段：初始裂谷期、主要裂谷期、走滑改造期和裂后加速沉降期。
2018, 40(5): 75-89.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.007
摘要:
海洋沉积物的来源、输运过程及其归宿一直是海洋沉积学的重要研究课题。浙闽沿岸泥区的沉积物主要来自长江及浙闽沿岸的中小河流，对后者的贡献量进行定量化分析是相关研究比较薄弱的环节，这个问题的难点可能是缺乏同时指示"物源"和"供应量"两个指标的示踪物。本文以椒江和瓯江这两条河流对浙闽沿岸泥区的贡献为切入点，运用了粒度端元和黏土矿物两种示踪指标进行研究，目的有两个：一是综合评价两种示踪指标的效率，二是定量化地了解中小河流对浙闽沿岸泥区的贡献。借助端元粒度分析模型对浙闽沿岸泥区的表层样粒度数据进行分解，划分出4个不同的端元，结果显示，EM1端元表现出长江来源的属性，EM2端元表现出椒江和瓯江等沿岸中小河流来源的属性，EM3端元可能来源于研究区南部并有向北输送的趋势，EM4端元可能来源于陆架中部的残留砂沉积区。基于特征粒级的进一步分析表明，研究区6个站位的柱样沉积物中都出现了第一特征粒级，在3.91~9.29 μm之间，推测与长江口外悬浮颗粒物有关，并认为柱样所在的区域都会受到长江入海泥沙的影响。黏土矿物由于具有粒度依赖性，在定量探讨椒江与瓯江的泥沙贡献量时，只能指示小于2 μm的细颗粒物的贡献量，而粒度端元作为一种"全粒度"的指标，在相对封闭的系统内，可以同时解答"从哪里来"和"有多少"这两个示踪问题，是受限比较小的示踪物指标，未来在定量研究物源方面可能会有较大的作用。
海洋沉积物的来源、输运过程及其归宿一直是海洋沉积学的重要研究课题。浙闽沿岸泥区的沉积物主要来自长江及浙闽沿岸的中小河流，对后者的贡献量进行定量化分析是相关研究比较薄弱的环节，这个问题的难点可能是缺乏同时指示"物源"和"供应量"两个指标的示踪物。本文以椒江和瓯江这两条河流对浙闽沿岸泥区的贡献为切入点，运用了粒度端元和黏土矿物两种示踪指标进行研究，目的有两个：一是综合评价两种示踪指标的效率，二是定量化地了解中小河流对浙闽沿岸泥区的贡献。借助端元粒度分析模型对浙闽沿岸泥区的表层样粒度数据进行分解，划分出4个不同的端元，结果显示，EM1端元表现出长江来源的属性，EM2端元表现出椒江和瓯江等沿岸中小河流来源的属性，EM3端元可能来源于研究区南部并有向北输送的趋势，EM4端元可能来源于陆架中部的残留砂沉积区。基于特征粒级的进一步分析表明，研究区6个站位的柱样沉积物中都出现了第一特征粒级，在3.91~9.29 μm之间，推测与长江口外悬浮颗粒物有关，并认为柱样所在的区域都会受到长江入海泥沙的影响。黏土矿物由于具有粒度依赖性，在定量探讨椒江与瓯江的泥沙贡献量时，只能指示小于2 μm的细颗粒物的贡献量，而粒度端元作为一种"全粒度"的指标，在相对封闭的系统内，可以同时解答"从哪里来"和"有多少"这两个示踪问题，是受限比较小的示踪物指标，未来在定量研究物源方面可能会有较大的作用。
2018, 40(5): 90-106.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.008
摘要:
本文基于白令海北部陆坡ARC6-B11岩心的沉积物粒度、颜色反射率、有机碳/氮含量和高分辨率化学元素XRF扫描数据，结合底栖和浮游有孔虫AMS14C测年资料，重建了研究区23 ka以来至中全新世的沉积记录，重点研究了海冰的扩张变化对生产力和沉积物输入的影响。研究结果显示，末次盛冰期白令海北部陆坡受到海冰南向扩张的影响而生产力较低，沉积物中砂粒级和冰筏碎屑（IRD）含量较高。HS 1时期由于受到常年冰的覆盖，沉积物中砂粒级和IRD含量存在低值，沉积物中较高的总有机碳（TOC）含量受陆源有机质的影响较大，异常的TOC含量峰值主要受到低海平面和海冰形成过程产生的富氧水团控制下的高浓度细粒物质携带的陆源有机质的快速沉积作用的影响，难以作为反映白令海古生产力的替代指标。B/A暖期和全新世生产力较高，在B/A暖期存在Ca/Ti峰值现象，Ca/Ti峰值现象的产生与碳酸盐补偿深度增加有关，水体通风条件的改变可能起到一定的作用，也不能忽视颗石藻对其产生的潜在影响。
本文基于白令海北部陆坡ARC6-B11岩心的沉积物粒度、颜色反射率、有机碳/氮含量和高分辨率化学元素XRF扫描数据，结合底栖和浮游有孔虫AMS14C测年资料，重建了研究区23 ka以来至中全新世的沉积记录，重点研究了海冰的扩张变化对生产力和沉积物输入的影响。研究结果显示，末次盛冰期白令海北部陆坡受到海冰南向扩张的影响而生产力较低，沉积物中砂粒级和冰筏碎屑（IRD）含量较高。HS 1时期由于受到常年冰的覆盖，沉积物中砂粒级和IRD含量存在低值，沉积物中较高的总有机碳（TOC）含量受陆源有机质的影响较大，异常的TOC含量峰值主要受到低海平面和海冰形成过程产生的富氧水团控制下的高浓度细粒物质携带的陆源有机质的快速沉积作用的影响，难以作为反映白令海古生产力的替代指标。B/A暖期和全新世生产力较高，在B/A暖期存在Ca/Ti峰值现象，Ca/Ti峰值现象的产生与碳酸盐补偿深度增加有关，水体通风条件的改变可能起到一定的作用，也不能忽视颗石藻对其产生的潜在影响。
2018, 40(5): 107-117.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.009
摘要:
通过对北部湾SO-50柱状沉积物进行粒度、Sr-Nd同位素、主微量元素及AMS14C分析，结果表明该柱状沉积物可以划分为两段，即上段（0~540 cm，0~3.0 ka BP）和下段（540~571 cm，3.0~3.3 ka BP），它们反映了不同的物质源区贡献。下段较上段砂含量相对较高，主量元素（除SiO2外）及稀土元素含量相对减少，87Sr/86Sr与εNd除异常点外，总体变化幅度不大。研究结果显示SO-50柱状沉积物的物质来源比较稳定，具有强烈的陆源特征，下段沉积物的源区主要是琼州海峡东侧原有沉积物的再搬运和台湾岛河流携带沉积物的混合，上段沉积物除了琼州海峡东侧和台湾岛的贡献外，周边陆区海岸侵蚀物的贡献相对加强。根据SO-50柱状沉积物的研究结果表明，北部湾东部泥质区的物质来源除了琼州海峡东侧沉积物和沿岸侵蚀物的贡献外，台湾岛河流携带的沉积物对其影响也应引起重视。
通过对北部湾SO-50柱状沉积物进行粒度、Sr-Nd同位素、主微量元素及AMS14C分析，结果表明该柱状沉积物可以划分为两段，即上段（0~540 cm，0~3.0 ka BP）和下段（540~571 cm，3.0~3.3 ka BP），它们反映了不同的物质源区贡献。下段较上段砂含量相对较高，主量元素（除SiO2外）及稀土元素含量相对减少，87Sr/86Sr与εNd除异常点外，总体变化幅度不大。研究结果显示SO-50柱状沉积物的物质来源比较稳定，具有强烈的陆源特征，下段沉积物的源区主要是琼州海峡东侧原有沉积物的再搬运和台湾岛河流携带沉积物的混合，上段沉积物除了琼州海峡东侧和台湾岛的贡献外，周边陆区海岸侵蚀物的贡献相对加强。根据SO-50柱状沉积物的研究结果表明，北部湾东部泥质区的物质来源除了琼州海峡东侧沉积物和沿岸侵蚀物的贡献外，台湾岛河流携带的沉积物对其影响也应引起重视。
2018, 40(5): 118-128.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.010
摘要:
全球性海平面的上升可能会对沿海地区的社会活动产生重大的影响，因此，监测和了解海平面变化显得非常重要。本文依据信号的信噪比（SNR）测高原理，通过分析2014年9月5-31日，在中国浙江省舟山市的大洋山岛上所收集的北斗3个频段的卫星信号，成功地实现潮位高度反演。其中，B1频段反演结果的标准差（STD）为33.82 cm，相关系数为95.98%；B2频段反演结果的STD为38.48 cm，相关系数为94.68%；B3频段的反演结果的STD为34.56 cm，相关系数为96.08%。这是首次关于北斗3个频段信号的SNR测高研究。本次实验论证了该方法在北斗系统上的可行性，同时对北斗B1、B2、B3频段的信号在SNR测高中的性能作了对比分析。
全球性海平面的上升可能会对沿海地区的社会活动产生重大的影响，因此，监测和了解海平面变化显得非常重要。本文依据信号的信噪比（SNR）测高原理，通过分析2014年9月5-31日，在中国浙江省舟山市的大洋山岛上所收集的北斗3个频段的卫星信号，成功地实现潮位高度反演。其中，B1频段反演结果的标准差（STD）为33.82 cm，相关系数为95.98%；B2频段反演结果的STD为38.48 cm，相关系数为94.68%；B3频段的反演结果的STD为34.56 cm，相关系数为96.08%。这是首次关于北斗3个频段信号的SNR测高研究。本次实验论证了该方法在北斗系统上的可行性，同时对北斗B1、B2、B3频段的信号在SNR测高中的性能作了对比分析。
2018, 40(5): 129-139.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.011
摘要:
基于星载波谱仪海浪方向谱探测原理，仿真了不同海况、风速下的海浪波谱仪接收信号，并采用周期图法、Welch法、AR模型法以及最小方差法共4种不同的调制谱估计方法反演出海浪谱，比较各种调制谱估计方法的海浪方向谱反演性能。仿真结果表明：对于一定方位向下的一维海浪谱反演，不同调制谱估计方法反演海浪谱性能优劣没有绝对的顺序。对于二维海浪谱反演，在成长中海浪条件下周期图法反演性能最差，其他3种方法的反演性能没有绝对优劣顺序；对于成熟风浪，最小方差法在积分能量误差、有效波高误差两个指标上的反演性能最好，在主波波向、主波波长误差上，周期图法反演性能最差，其他3种方法没有绝对优劣顺序。在涌浪条件下，AR模型法反演性能优于其他3种方法。在不同海况下，随着波谱仪中心入射角的下降，反演性能会下降。基于这些仿真结果，本文推荐最小方差法作为充分成长海浪的海浪方向谱反演的调制谱估计方法，AR模型法作为涌浪海浪方向谱反演的调制谱估计方法。
基于星载波谱仪海浪方向谱探测原理，仿真了不同海况、风速下的海浪波谱仪接收信号，并采用周期图法、Welch法、AR模型法以及最小方差法共4种不同的调制谱估计方法反演出海浪谱，比较各种调制谱估计方法的海浪方向谱反演性能。仿真结果表明：对于一定方位向下的一维海浪谱反演，不同调制谱估计方法反演海浪谱性能优劣没有绝对的顺序。对于二维海浪谱反演，在成长中海浪条件下周期图法反演性能最差，其他3种方法的反演性能没有绝对优劣顺序；对于成熟风浪，最小方差法在积分能量误差、有效波高误差两个指标上的反演性能最好，在主波波向、主波波长误差上，周期图法反演性能最差，其他3种方法没有绝对优劣顺序。在涌浪条件下，AR模型法反演性能优于其他3种方法。在不同海况下，随着波谱仪中心入射角的下降，反演性能会下降。基于这些仿真结果，本文推荐最小方差法作为充分成长海浪的海浪方向谱反演的调制谱估计方法，AR模型法作为涌浪海浪方向谱反演的调制谱估计方法。
2018, 40(5): 140-148.
doi: 10.3969/j.issn.0253-4193.2018.05.012
摘要:
在冰脊的固结过程中，由于接触面积与温差的大幅提升，冰水之间的换热强度显著增强。本文通过浸没试验对自然对流条件下冰水间的换热系数进行了研究。在试验过程中，对试样内部的温度分布与体积变化分别用温度梯度测试系统与数字图像进行测量。为研究初始条件对换热系数的影响，分别采用不同初始温度与厚度的试样在瞬态热传导的环境下进行测试。试验结果表明，换热系数与表面温差呈指数增长，且在本文试验条件下的变化区间为0.3~175 W/（m2·K）。试样的初始温度及厚度并不是影响换热系数的直接因素，而其根本因素为流-固界面的边界层状态。在自然对流状态下流体的驱动条件是热胀效应，即当边界层存在温度差时，虽然外界并不存在扰动流体状态的因素，但由于液体自身温差引起的密度差进而驱动流体运动并影响了换热系数。随着边界层温度梯度的增加，边界层的影响区域扩大，从而导致了较高的换热系数。
在冰脊的固结过程中，由于接触面积与温差的大幅提升，冰水之间的换热强度显著增强。本文通过浸没试验对自然对流条件下冰水间的换热系数进行了研究。在试验过程中，对试样内部的温度分布与体积变化分别用温度梯度测试系统与数字图像进行测量。为研究初始条件对换热系数的影响，分别采用不同初始温度与厚度的试样在瞬态热传导的环境下进行测试。试验结果表明，换热系数与表面温差呈指数增长，且在本文试验条件下的变化区间为0.3~175 W/（m2·K）。试样的初始温度及厚度并不是影响换热系数的直接因素，而其根本因素为流-固界面的边界层状态。在自然对流状态下流体的驱动条件是热胀效应，即当边界层存在温度差时，虽然外界并不存在扰动流体状态的因素，但由于液体自身温差引起的密度差进而驱动流体运动并影响了换热系数。随着边界层温度梯度的增加，边界层的影响区域扩大，从而导致了较高的换热系数。
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