干旱、半干旱地区蒸散过程的模拟研究

利用建立的土壤, 植被, 大气系统水分散失耦合模式,研究了一定植被覆盖下区域近地面层的水分蒸散过程。模式对土壤水分传导和恢复过程的参数化引入了一些改进。利用此模式模拟了黑河实验(HEIFE)中1991-08-13—17日张掖观测站所在位置的能量通量和近地面温湿度的变化,得到了与观测值相一致的结果,合理地再现了此阶段内蒸散过程的变化趋势。此模式能比较有效地模拟区域复杂下垫面与大气边界层的相互作用,对于区域气候和生态效应的研究有一定的帮助。     

土壤-植被-大气连续体中蒸散过程的数值模拟

利用-维土壤-植被-大气耦合数值模式,研究了我国西北(37.5N, 105E)干旱半干旱地区夏季不同植被覆盖度近地面层的水分蒸散过程。模式较好地再现了蒸散过程三阶段的变化趋势特征。模式还揭示了蒸散过程中,下垫面热量平衡分量间的相互转换过程,并由实测资料对模拟结果进行了检验。     

Numerical Simulation of the Evapotrans

利用－维土壤－植被－大气耦合数值模式，研究了我国西北（３７．５Ｎ，１０５Ｅ）干旱半干旱地区夏季不同植被覆盖度近地面层的水分蒸散过程。模式较好地再现了蒸散过程三阶段的变化趋势特征。模式还揭示了蒸散过程中，下垫面热量平衡分量间的相互转换过程，并由实测资料对模拟结果进行了检验     

植被对近地面层水热交换影响的参数化模型

提出了一个研究植被对地表面与大气之间水热交换影响的参数化模型。该参数化模型考虑了到达植被冠层的总辐射、大气长波辐射,建立了冠层内的热量收支平衡方程。应用本参数化模型,研究了不同植被类型的覆盖度、土壤湿度、下垫面的土壤温度、叶温、近地面层气温及地表与大气之间热量和水分的交换,并与相应的实际观测资料进行了比较。结果表明,模型模拟的不同植被的温度、湿度状况,辐射特征和能量平衡关系是合理的。因此,该参数化模型可应用于中尺度气象模型、气候模型和环境生态学的研究。     

绿洲区域气候效应的数值模拟

在改进的土壤植被大气模式（MSPAS）的基础上,引入一个有效的大气辐射传输方案,建立了一个能在物理上真实地描述陆气相互作用及其反馈机制的二维模式（MLAIM）。利用HEIFE实验的观测资料,对改进了土壤水分传输、近地面层湍流输送以及植被物理过程参数化方案后的MLAIM进行了检验。结果表明,MLAIM能够合理地模拟陆气相互作用中的各种物理过程,能够有效地模拟绿洲与沙漠的地表能量收支情况。因此利用MLAIM对绿洲的气候效应进行了研究,分析了绿洲“冷岛效应”与“湿岛效应”的形成机理,并且着重研究了绿洲对其周围沙漠的影响。结果表明,绿洲对沙漠的水汽输送是影响沙漠地表能量收支以及绿洲周边区域气候的最重要的因子。     

山西三大盆地蒸散量的遥感研究

表面能量平衡系统是应用卫星对地观测的可见光、近红外和热红外波段资料,结合实测气象数据或大气模式输出数据,根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量,从而估算地表相对蒸散的一种方法。在水文地质、NOAA卫星及地面气象数据的基础上,对大同、忻州和临汾3个盆地的区域蒸散进行了估算,评价了区域蒸散的分布规律,并对其影响因素进行了分析。     

WRF模式不同陆面过程方案模拟兰州新区低空气象场特征

利用WRF模式中3种陆面过程(Noah、RUC和SLAB)参数化方案对兰州新区2014年1月近地面温度场和风场进行了模拟,与兰州新区测风塔和区域气象站观测资料进行对比,研究了不同陆面过程参数化方案模拟低空气象场特征的差异.结果表明,3种陆面过程参数化方案都能较好地模拟兰州新区冬季温度场和风场特征,温度场模拟效果优于风场.3种方案对土壤湿度的不同处理,影响到感热通量、潜热通量和土壤热通量的分布,使得3种方案对近地面温度的模拟产生差异.统计分析结果表明,WRF模式陆面过程参数化方案为SLAB时模拟的兰州新区冬季近地面温度场和风场与观测结果最为接近.由于受温度模拟结果的影响,SLAB方案对大气稳定度的模拟效果最好,对兰州新区冬季近地面风场的模拟结果最稳定.     

北京地区地面风场的数值模拟研究

利用区域大气模拟系统RAMS(RegionalAtmosphericModellingSystem),对北京地区2002年7月8～10日的地面风场进行了模拟,并将结果与同期的实际地面风场进行了对比。对比结果表明,结合高分辨率地表植被类型资料与地形资料,RAMS模式可以很好地再现北京地区地面风场的时空变化特征。     

基于CLM模型的植被覆盖变化对黄土高原气温和降水的影响研究

黄土高原位于我国第二阶梯,地理环境复杂,生态环境脆弱。本文结合GIMMS/NDVI遥感数据与气象站点观测资料开展诊断分析研究,并将其与模型模拟试验相结合,通过这种方法来研究黄土高原地区植被覆盖与气温和降水之间的作用关系。研究结果表明,黄土高原地区的NDVI、气温和降水量均具有明显的季节变化特征;1982—2006年,区域滑动平均NDVI、气温和降水的线性变化斜率分别为5E-04/10a、0.061℃/10a和-0.492mm/10a;研究区域内NDVI与气温和降水的同期滑动平均相关系数分别为0.459和-0.23,且均存在较明显的空间差异。应用CLM陆面过程模型的模拟结果表明,植被覆盖增加后,植被覆盖发生变化地区的净短波辐射有所增加,净长波辐射有所减少,导致地表吸收净辐射有增加趋势;研究区域内的感热通量和潜热通量均有所增加,且潜热通量的增加更为明显,这可能对植被覆盖增加后气温的降低产生一定影响;研究区域内的土壤含水量和地表蒸散均呈增加变化,这可能导致降水增加。但是,植被覆盖增加对区域气温降低和降水增加的影响作用有限。     

基于稳定同位素的SPAC系统水分转化研究进展

大气-土壤-植被连续体(soil-plant-atmosphere continuum, SPAC)系统水分转化过程是生态水文学重要的研究内容。稳定同位素作为天然的示踪剂能有效示踪、整合和指示SPAC系统中的水分输入、输出以及转化过程。笔者在简述稳定同位素应用原理的基础上，以垂直方向上SPAC系统水分运移的视角，阐释基于稳定同位素技术的土壤-根系界面水分运移、植物传输水分中存在的分馏和植物冠层-大气界面水分交换的研究进展，探讨了SPAC系统水分转化研究中稳定同位素技术在分馏机制、时间分辨率与空间异质性方面的局限性。认为未来基于稳定同位素的SPAC水分转化研究还需着重在以下3个方面进行：(1)借助广泛应用于其他领域的便携式同位素分析仪对各种同位素水池同位素组成进行原位观测；(2)结合多种同位素分析水体同位素组成来分析土壤-根系界面水分运移过程，进一步确定树木水分来源，提高识别和划分的准确性，并以此完善稳定同位素应用模型；(3)利用同位素标记盆栽实验精准控制叶片吸水的水源，高分辨率地解析叶片吸水的发生位置以及时间；(4)结合控制性同位素标记实验并利用离心技术提取木质部导管中的汁液水，对比分...     

扭转精度对扭杆弹簧强扭工艺的影响

为了研究扭杆弹簧扭转精度对其强扭过程的影响,利用弹塑性理论对扭杆弹簧强扭过程进行了理论探讨,获得扭杆弹簧在屈服与塑性强扭工况下的断面应力、扭矩及残余应力等变化的数学模型.应用ABAQUS有限元软件对不同型号、强扭工况的扭杆弹簧进行数值模拟,分析了扭转精度对扭杆弹簧强扭效果的影响.结果表明,在强扭工艺允许范围内,扭转误差对扭杆弹簧强扭效果影响不超过5%.试验结果不仅验证了有限元模型的正确性,也得出扭杆弹簧强扭误差在不超过±1°工况下的强扭效果可近似等同的结论,此研究为扭杆弹簧强扭工艺的完善提供理论依据.     

一种新的ATM网业务模型

提出一种新的ＡＴＭ网业务模型，它去除了ＭＭＰＰ等信源业务模型中的泊松到达假设，更符合ＡＴＭ中业务的性质。它可以用于描述数据、语音、视频，甚至它们的复合业务流。给出了对这种模型进行排队分析的流体流分析法。最后以视频与话音业务的复合为例给出分析结果，并与仿真实验进行了对比，结果是令人满意的。     

渗碳工艺CAD软件研制

研制渗碳工艺ＣＡＤ软件，采用模块结构，菜单式操作，可对不同钢种材质进行不同渗碳工艺的参数设计和模拟各种钢材的渗碳过程     

基于集成平台的CAPP和PPC集成系统

按照ＣＡＰＰ和ＰＰＣ的多级并行分布式集成体系结构建立ＣＡＰＰ和ＰＰＣ集成系统ＳＩＰＰ．该系统采用五层集成结构,用一级实现所有层次的集成功能,用逻辑分布模拟物理分布,系统可以在一台或多台计算机上实现．该系统基于统一的集成平台,易于达成巨量中间过程决策数据的共享,确保了功能集成的实现,同时也实现了与ＣＡＤ、资源建模等其他系统或功能的集成．系统可用来对ＣＡＰＰ和ＰＰＣ的整个集成过程进行仿真,生成整体优化的工艺计划和生产计划．     

多层框架结构地震倒塌过程仿真分析

破坏过程的计算机仿真可以反映结构的薄弱部位、破坏机理和破坏特征.对这一领域的成果和存在的问题进行了综合分析,提出了解决问题的方向.利用动力有限元程序LS-DYNA模拟了框架结构的倒塌过程.仿真计算的结果与真实倒塌过程吻合较好,说明通过合理选取计算参数和计算模型,可以对这种特殊的复杂破坏过程进行模拟分析和仿真.通过预演或再现倒塌过程,发现了结构在强震作用下的薄弱环节,为提高框架结构抗震性能研究、建立结构防倒塌机制提供了有力的技术支撑.     

泥石流启动试验的数值模拟研究

采用离散元颗粒流程序PFC3D(Particle Flow Code)对泥石流启动过程的模型试验进行数值模拟研究.考虑泥石流启动过程中砂土的非饱和特性,在前期研究的基础上对模型进行改进,利用微小颗粒模拟水团,并通过设置黏结模型模拟土颗粒间的基质吸力.将数值模拟结果与室内模型试验进行对比分析,分析得出泥石流的启动表现为后部土体推挤前部土体快速下滑.非饱和状态下,颗粒间的基质吸力提供了一定的土体强度,当渗透力和重力引起的下滑力克服这种颗粒间的黏结力时,土体由非饱和状态逐渐转变为饱和状态,泥石流才会启动.与原有未考虑非饱和特性的数值模拟方法对比,结果表明,使用PFC3D并考虑土体非饱和特性,可以更接近地模拟流滑型泥石流的破坏形态和启动过程.     

渗碳工艺CAD软件的研究开发

本文作者研究开发的渗碳工艺ＣＡＤ软件，采用模块结构，菜单式操作．可对不同钢种进行不同渗碳工艺的工艺参数设计和渗碳过程模拟．     

Modelling of gear stochastic vibration considering non-white noise errors

A model to simulate the non-Gaussian non-white-noise random errors of gears is developed with the influence of rotational speed considered. The gear transmission errors is first decomposed into harmonic and random components based on the spectral analysis. Then, a second-order Markov process with time-variant parameters is used to simulate the non-Gaussian non-white-noise random component of gears. The second-order Markov process is used as a shaping filter. The input of the filter is a white Gaussian noise process, and the output is the random erros of gears. Furthermore, a new dynamic and stochastic simulation model for the rotational bivration of gear transmission system is proposed. The influences of the random errors on vibration acceleration are examined by use of the developed simulation system.