基于CVODE求解器的饱和-非饱和土壤水分运动数值模型

为研究地表滴灌条件下的土壤水分分布特征和运动规律，构建了基于二维Richards方程的土壤水分运动数值模型TIVS（TsinghuaIntegratedVariablySaturatedsoilwatermovementmodel）．将Richards方程空间半离散后利用CVODE常微分方程求解器进行求解，改进了地表滴灌积水动边界的处理方法，提高了数值求解稳定性和计算效率，模拟结果能保持良好的水量平衡．数值模拟检验和试验验证结果表明，模型具有较高的模拟精度，可用于地表滴灌复杂边界条件下的土壤水分运动长期模拟．     

耦合多水动力过程的二维山坡产汇流数值模型及其在壤中流模拟中的应用

基于物理性水分运动方程的山坡产汇流数值模型是进行降雨产流机制和规律研究的重要工具，当前还缺乏耦合地表水、土壤水和地下水多水动力过程的、具有较高计算效率和稳定性的二维山坡产汇流数值模型．本研究耦合地表水流动的圣维南方程组、变饱和土壤水分运动的Richards方程，采用有限差分法，对边界条件进行了改进，建立了THRM模型，对实验山坡实测壤中流过程有很好的模拟效果，通过数值试验揭示了边界条件、网格大小、初始含水率等对计算稳定性和计算效果的影响规律，所建模型对于山坡产流研究有应用价值，分析结论对壤中流数值模拟有参考意义．     

多时间步长结冰数值模拟方法研究

时间步长是影响飞机结冰数值模批精度的重要参数之一。本文通过求解雷诺时均N-S方程，湍流模型采用k-ε两方程模型，获得空气流场，求解水滴运动轨迹方程获得水滴撞击特性，基于Messinger热力学模型求解能量和质量守恒方程计算冰形。并采用扇形分区法，更新机翼前缘结冰区网格，保持网格拓扑结构不变，实现多时间步长结冰数值计算。比较了采用单时间步长法争多时间步长法对翼型表面结冰增长数值模拟的计算结果，并与冰风洞试验数据及LEWICE预测数据进行对比。在此基础上，计算分析了不同时间步长对部件表面的结冰冰形的影响。结果表明，只有采用多时间步长法进行飞机结冰数值模拟方是有效的，并且存在一个合适的时间步长，既满足计算精度要求，又能提高计算效率。     

大气污染优化控制理论的一些新进展

本文介绍了国内学者的最新研究成果，包括了大气污染优化控制理论在以下几个具体应用领域的进展：(1)工业污染源的优化布局。应用伴随方法计算目标函数的梯度以求解优化问题，给出了理论框架。进行了数值试验。(2)短期空气质量的动态控制。应用实际气象数据和污染源数据进行了优化控制数值模拟。(3)化学风险的预先评价与控制。应用伴随方法，对运动化学源进行风险评价。规划最佳运输路线；针对禁止化学武器公约中处理日本二战期间遗弃化学武器的有关问题。妥善选择化武销毁工厂的地址。以上优化控制问题，以气象预报模式和大气污染预报模式为基础，而以伴随方法和最优化算法为求解途径，数值试验表明理论的正确性和方法的高效率。新发展的理论和方法与数值模式和观测技术紧密结合，并且顺应了计算机速度和容量高速增长的趋势。从而具有广阔的应用前景。     

高超声速飞行器表面对流气动加热快速预测方法

构建了高超声速飞行器表面驻点及其下游区对流气动加热的一种快速预测方法．首先，采用工程方法计算飞行器表面无黏流场，针对工程方法的熵吞没效应，将质量流量平衡法与轴对称比拟法相结合对边界层外缘进行熵修正；其次，推导出采用线性方程拟合飞行器表面流场的拟合方程；在此基础上，发展出基于线性流场和线性物面方程的轴对称比拟法，大幅度降低了复杂度和计算量；对于驻点区域，引入隐式曲面拟合驻点主曲率半径并构造鲁棒的驻点区热流计算方法．采用球锥体和仿空天飞行器等多种外形验证了方法的有效性，计算结果表明：1）所述方法总耗时约1S即可预测出气动加热，并且预测结果与CFD模拟或者试验测量数据比较一致；2）在飞行器表面流线扩展区域，进行熵修正可进一步提高预测精度，在流线不扩张区域，采用等熵或变熵无黏流场的预测结果差别微小．     

螺旋状下降的复式断面明渠中紊动结构与次生流动的数值模拟

采用正交曲线坐标下建立的紊流控制方程, 对弯道水流中由离心力和紊动应力联合驱动的二次流结构建立了数学模型. 将螺旋下降的明渠流动条件下的数值模拟结果与如下试验资料进行了对比: (ⅰ) 交错边滩式矩形断面弯道明渠流动, (ⅱ)复式断面顺直明渠流动. 计算中采用了3种不同的Reynolds应力计算方法, 包括Launder和Ying(LY)及Naot和Rodi(NR)的代数应力模型及运用非线性k-ε模型计算紊动黏性系数的SY模型, 在各种弯道曲率和边界条件下, 对不同紊流模型的二次流结构数值模拟结果精度进行了评估. 研究表明, LY和SY模型数值模拟计算得到的二次流结构和紊动应力分布与试验数据均能达到趋势上的符合, 能够模拟出紊动应力和弯道流动中的离心力对二次流结构形成的影响.     

间断蛇形短翅片强化扁平管传热的研究

针对火电机组空冷凝汽器典型扁平管结构上蛇形翅片长度大，空气在翅片间流动对强化传热的效果受到边界层发展抑制的缺陷，根据锯齿翅片破坏边界层发展强化传热的思想，引入间断翅片结构强化火电空冷凝汽器扁平管空气侧传热．将原有蛇形翅片断开为不连续的蛇形短翅片，分别采用顺排、叉排方式将短翅片布置于扁平管管壁上．通过数值模拟，对短翅片的不同布置方式叫顷排、又排）、短翅片排数，以及不同断开间距下，间断蛇形短翅片间空气的流动与传热性能进行研究．结果表明，与原有连续结构相比，在工程实际应用的空气流动速度范围内，采用间断短翅片结构可以有效提高空气侧的传热性能，且由于间断结构减小了空气与壁面的接触面积，流动的压力损失增加受到抑制．     

叶轮内部流动分析及结构优化

借助计算流体流动和传热问题的三维流体计算软件FLUENT，对单级离心压缩机模型的叶轮内部流场进行了数值模拟，揭示了其内部流动规律；并找出计算模型结构设计中存在的问题，有针对性的进行结构优化。     

基于特征线的N－S方程算子分裂有限元法

本文提出了一种求解Navier—Stokes（N—S）方程新的有限元方法：基于特征线的算子分裂有限元法（CBOS法）．该方法在每一个时间层上，采用算子分裂法将N-S方程的对流项与扩散项分开求解，扩散项时间离散采用向后差分格式，空间离散采用标准Galerkin有限元法，隐式求解；对流项离散采用特征线．Galerkin法，显式求解．应用此算法对方腔流和后台阶流动进行了数值模拟，通过与标准解或实验值对比表明该算法具有较高的精度和较好的稳定性，为以后求解N—S方程提供了一种很有应用前景的研究方法．     

直接解N-S方程模拟高雷诺数过跌坎水流

首次在较粗网格下成功地由N-S方程直接数值求解了高雷诺数过跌坎水流.跌坎水流是典型的由大涡控制的紊流运动,作为一种近似可忽略小涡影响,网格尺度易满足描述大涡特征分辨率的要求,从而可在较粗网格实现直接数值求解N-S方程获得紊流流场.文中采用基于剖开算子法的欧拉-拉格朗日相结合的有限单元方法,对雷诺数Re=44000的二维跌坎水流进行了数值模拟.用16669个节点组成的三角形网格离散流场,在个人电脑上仅用150min即完成全部计算,不但给出了流场的时均特征,而且给出了它的紊动瞬时特征.数值试验表明,主要计算成果和试验甚吻合,由N-S方程直接数值求解工程中高雷诺数复杂紊流问题将成为现实.     

基于FLOWMASTER的制冷剂充注量对制冷系统性能影响的仿真研究

在分析制冷系统作用及基本原理的基础上,使用一维流体系统仿真软件FLOWMASTER的元件库建立了制冷系统仿真模型.用能量方程、动量方程和连续性方程联舍起来进行耦合求解,得到系统的温度和压力分布,进而得到流速及换热量等其它参数.在此基础上研究了制冷剂充注量对制冷系统性能的影响,得出了制冷量及COP（Coefficient of Performance,性能系数）随充注量变化的曲线,提出制冷剂的充注量要以制冷量达到设计要求时,系统的COP达到最大为原则.     

地源热泵垂直换热器的热响应测试与数值模拟

分析了进出口温度、速度和埋管深度等地源热泵垂直换热器换热性能的影响因素。在青奥村进行实地岩土热响应测试基础上，采用了GAMBIT建立双U形管换热器与周围土壤换热的物理模型，并用FLUENT进行了数值计算。结果表明，在科学的建立数学与物理模型基础上，得到的模拟结果与试验结果误差在10％之内，可以认为模拟结果是有效的，同时应该根据实际需要确定埋管深度，而不是盲目的增大埋管深度来增加换热量。     

利用共轭梯度法反演钢包内钢液温度分布

为提高钢铁生产中浇铸的命中率，需对钢包内钢液温度进行测量，传统方法是用热电偶直接测量，但热电偶易损坏、成本高，且测点数目有限，不能完全反应钢液温度分布情况。针对上述问题，提出使用共轭梯度法（CGM）反演钢液温度分布。建立钢包的二维稳态传热模型，采用有限元法对钢包传热模型进行离散，获得钢包传热系统温度场；通过构建误差信息最小化函数，建立反演模型，利用CGM对刚包内钢液温度分布情况进行反演。并对某80t钢包模型仿真试验。试验证明，利用上述传热学反问题能够有效的对钢包内钢液的温度分布情况进行辨识，证实了通过传热学反问题方法辨识钢包内钢液温度分布的有效性，为钢包内钢液温度的准确识别提供新的技术手段。     

利用 CFD技术对管壳式换热器壳程结构的模拟分析

以某公司所制造的水源热泵为基础,针对制冷量 Q0=180kW 的蒸发器的内部结构,利用 CFD技术对其壳程侧做了流场与热场的模拟分析,得到了具有一定价值的分析结果:1)原设计中不仅单弓形折流板的数量较多而且折流板较厚,占用了一定有效换热面积,势必影响了壳程水侧的换热效果和造成了较大压降;2)由于进水管侧的水温与制冷剂的蒸发温度之间存在较大的温差,会在管板上产生较大的热应力,有造成管板与换热管的接触破坏的可能;3)通过对原设计的速度矢量分析,可以较为清楚地看到,原设计存在较多的流动死区,这些流动死区,会影响水侧换热.根据这些分析结果,提出了相应地解决方案,并建立了改进后的蒸发器模型     

Arousal and fright responses and their habituation in the slippery dick,Halichoeres bivittatus

Summary Behavioral arousal and fright responses ofHalichoeres bivittatus occurred in aquaria to a moving shadow and a tap stimulus. Arousal was characterized by changes in the beat of pectoral fins, dorsal fin erection and eye movements, whereas in fright, adduction of pectoral and dorsal fins and rapid forward movement occurred. Serial stimulus presentation caused the fright response to be replaced by arousal which habituated in that the proportion of behavioral components exhibited decreased during the process.P.R. Laming was in receipt of a Royal Society travel grant for assistance in the expenses of this work, for which he is duly grateful. We are grateful to Nick Zinkowski, Culebra for the loan of minnow traps.     

基于Benchmarking技术的汽车侧面碰撞建模与仿真试验

介绍了Benchmarking技术的概念和基本工作流程,并根据某车型所进行的Benchmarking数据,建立了包括车身结构、发动机和底盘系统在内的整车有限元分析模型根据ECE R95法规进行了整车侧面碰撞仿真试验,通过对比仿真试验的结果与实车侧面碰撞试验的结果,验证了模型的有效性。本文的研究方法为Benchmarking技术在汽车碰撞安全分析上的应用提供了参考。     

正背栅SOI-MOSFET二维阈值电压解析模型

通过建立沟道区域和埋氧区域的二维泊松方程,并考虑衬底区域的掺杂和背栅偏压对器件阈值电压的影响,得到了一种正背栅全耗尽SOI-MOSFET二维阈值电压模型.根据模型计算结果,研究了衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对器件阈值电压的影响,通过与MEDICI数值模拟结果的比较表明,该模型能预计不同衬底掺杂浓度和衬底(背栅)偏压对阈值电压的影响,正确反映器件的短沟效应和背栅效应.     

层叠式锂离子电池展向温度分布的分析解及基于分析解的热设计优化

大型锂离子动力电池的热相关问题是限制其在电动汽车上大规模应用的主要问题之一.单体电池的热模型是进行电池热设计、改善电池热特性的重要工具.根据热模型的求解方法,可分为数值解和分析解两类.在现有文献的研究中,数值解占据了主要地位.但是,分析解因具有计算量小、可实现设计变量的全局优化等优点,在电池热设计和电池组热管理系统中可发挥重要作用.例如,在电池热设计中,分析解可全面考察多个设计参数连续变化下对电池热特性的影响,以进行多设计参数下的全局优化.本文首先对一款大型层叠式锂离子电池进行了数值热模拟和实验验证,数值热模拟的结果与多枚热电偶的实验测量结果吻合良好;然后,基于数值热模拟的结果提取了层叠式电池温度分布和产热率分布的主要特点,进而假设温度呈展向平面分布、产热率均匀分布;针对简化后的电池热问题,利用双重积分变换方法提出了分析解;最后,使用分析解开展了电池的热设计优化工作,讨论了不同电芯尺寸和极耳布置方案下的电池热特性.     

The regulation of ion channels and transporters by glycolytically derived ATP

Glycolysis is an evolutionary conserved metabolic pathway that provides small amounts of energy in the form of ATP when compared to other pathways such as oxidative phosphorylation or fatty acid oxidation. The ATP levels inside metabolically active cells are not constant and the local ATP level will depend on the site of production as well as the respective rates of ATP production, diffusion and consumption. Membrane ion transporters (pumps, exchangers and channels) are located at sites distal to the major sources of ATP formation (the mitochondria). We review evidence that the glycolytic complex is associated with membranes; both at the plasmalemma and with membranes of the endo/sarcoplasmic reticular network. We examine the evidence for the concept that many of the ion transporters are regulated preferentially by the glycolytic process. These include the Na⁺/K⁺-ATPase, the H⁺-ATPase, various types of Ca²⁺-ATPases, the Na⁺/H⁺ exchanger, the ATP-sensitive K⁺ channel, cation channels, Na⁺ channels, Ca²⁺ channels and other channels involved in intracellular Ca²⁺ homeostasis. Regulation of these pumps, exchangers and ion channels by the glycolytic process has important consequences in a variety of physiological and pathophysiological processes, and a better understanding of this mode of regulation may have important consequences for developing future strategies in combating disease and developing novel therapeutic approaches. Received 20 July 2007; received after revision 30 July 2007; accepted 17 August 2007     

Robust forecasting with exponential and Holt–Winters smoothing

Robust versions of the exponential and Holt–Winters smoothing method for forecasting are presented. They are suitable for forecasting univariate time series in the presence of outliers. The robust exponential and Holt–Winters smoothing methods are presented as recursive updating schemes that apply the standard technique to pre‐cleaned data. Both the update equation and the selection of the smoothing parameters are robustified. A simulation study compares the robust and classical forecasts. The presented method is found to have good forecast performance for time series with and without outliers, as well as for fat‐tailed time series and under model misspecification. The method is illustrated using real data incorporating trend and seasonal effects. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.