内波孤立子的非波导荷载计算

为全面分析不同形态内波的危害,将孤立子视为非波导内波的一种情况,以70 m水深浅海Holmboe密度分层和5 m直立圆柱为例,应用内波垂向结构Sturm-Liouville控制方程的模态分析方法计算了不同模态下的孤立子内波荷载．结果表明,孤立子内波具有阵发性和与模态相关的剪切,其荷载较波导内波的情况大一个量级,是形成内波危害的主要形式．     

孤立子内波存在下的声传播仿真研究

孤立子内波会对声传播产生巨大的影响,基于有限元方法利用COMSOL软件对孤立子内波影响下的声学问题进行求解,仿真研究.首先建立了孤立子内波模型,通过仿真分析了孤立子内波对声场的影响.结果显示,孤立子内波会影响声线的传播轨迹和传播损失,可使声场能量分布更均匀.孤立子内波还会对声矢量场产生影响,使水平质点振速传播损失减小,使垂向质点振速略微增加.     

基于柱Kadomtsev-Petviashvili模型的海洋内孤立波非线性相互作用传播特征仿真模拟研究

在考虑到海洋内波的二维效应时,含有横向微扰的二维模型可以较好地模拟海洋内波的传播,因此为更好地描述海洋内波这一复杂非线性现象的传播特性,利用二维柱Kadomtsev-Petviashvili模型研究了海洋内波非线性相互作用的传播特征。首先,利用解析法获得该二维模型的双抛物线型孤子解,同时模拟研究了南海东沙群岛的海洋内波的弹性碰撞及随时间变化的传播特性;其次,基于不同的海域背景参数分析研究了上升型和下降型抛物线海洋内波弹性碰撞引起的海洋表层流速的变化。经比较分析,本文模拟结果与已有的遥感卫星图像较一致,因此可为进一步深入研究海洋内波的传播特性、动力学机制解及内波参数反演等提供一定的借鉴。     

南中国海内波特征及其引起的声场起伏

浅海内波场与声场相互作用是ASIAEX2001南中国海实验的主要内容之一.文中对这次实验所得到的海洋环境和声场数据进行了处理,分析了内波的基本特征及其对声传播的影响.给出了孤子内波的传播速度、方向、幅度等主要特征物理量.结果表明:该海域存在孤子内波现象,幅度最大可达140m.内波受到半日潮、全日潮和子午潮的调制.内波主要由低阶模态控制.分析了内波对不同频率、沿不同路径传播的声信号的总能量、峰值能量以及延迟时间的影响.     

海洋内波水平波数的数值计算

海洋内波是发生在层化海洋内部的一种波动现象,其色散关系的求解是研究海洋内波的基础.应用Thompson-Haskell算法,对线性内波方程的推导进行了详尽的描述,结合算例给出了求解水平波数的方法.在此基础上,可以给出海洋内波的色散关系,进而求解海洋内波的垂向结构.     

分层流体中尾迹时间序列结构的实验研究

在大型重力式分层流水槽中,采用多点组合探头阵列的动态测量方法,通过对线性密度分层盐水中拖曳球产生的扰动密度场的时间序列分析,研究了运动物体生成内波的运动学和动力学特性,实验获得了体积效应内波向尾迹内波转变的特征结构和体积效应内波传播的三维非对称结构,由此建立了体积效应内波的预测模型.研究表明：建立以实验为依据的理论预测模型是运动源致内波研究的有效途径.     

密度层化流体波动场中小尺度水平圆柱体受力模拟

随着海上采油事业发展,海底输油管线受力分析得到了广泛重视．抛弃刚盖假设,模拟了密度分层流中内波与表面波耦合场,采用Morison公式计算了不同深度处水平小尺度圆柱受到的内波和表面波联合作用力．数值结果表明：表面波对内波的影响是不可忽略的;迁移加速度相对当地加速度是一小量;内波场产生的水平波浪力幅值较小,只在水平方向引入高波数振型;内波对垂向波浪力的影响较大;惯性力远大于拖曳力．这些为海底管线受力分析提供了理论基础．     

大洋细结构的一种可能的机制：Ⅲ.对混合过程动能耗散的估计

继第Ⅱ部分之后研究了惯性内波和近性内波由ｆ的作用所致的剪切不稳定引起的破碎机制。物理上,该机制很象存在由风应力所致薄表面涡旋漂流层时表面波的破碎与饱和过程。惯性内近性内波的破碎产物与小尺度湍流一起混合块,它与Ｇｒｅｇｇ等人（１９８６）的持久混合观测结果表明,在剪切不稳定中 内波在湍动散中起了关键作用,而惯性内波引起非常弱的湍动耗散。使用内波能量谱的标准总能量密谋估计出的近惯性内波相产的湍动耗散。使     

海洋内波遥感探测中的数学问题

海洋内波是重要的海洋动力过程,在海洋中普遍存在,对海洋内波的遥感探测具有重要的研究意义和应用需求.内波的遥感探测涉及内波传播模型的建立与求解、内波遥感图像处理与特征提取、基于遥感图像的内波参数提取与反演,最终建立内波传播的预测与预警模型,上述都需要数学方法的支持.基于内波遥感研究的迫切需求,论述其在各环节上亟待解决的数...     

海洋内波垂向结构求解的几种数学方法

海洋内波垂向结构的求解有不同的数学方法.首先,简述了利用两次Sturm变换,将内波控制方程转化为Sturm-liouville标准型的主要过程.其次,给出了由一般二阶变系数常微分方程的通用变换方法,将内波控制方程转化为Sturm-liouville标准型的方法.随后,通过直接差分法,给出了将内波控制方程离散化为矩阵特征值问题的一般过程.最后,详述了Thomson-Haskell方法求解内波垂向结构的过程.     

岩石在磨料射流作用下破坏机理

描述了岩石材料在磨料射流的冲击下破坏的主要原因，分析了应力波就是岩石局部受到拉伸和剪切井最终使岩石发生破坏的根本因素，在这一假设的前提下采用波动理论建立了岩石受应力波作用的力学模型即射流波动的基本方程，在已知的边界条件下推导出了由波动引起的最大正应力的计算公式。通过该公式对具体实例进行了理论计算，并把该计算结果与在河南油田所进行的地面磨料射流割缝的现场实验结果进行了比较，证明两种结果吻合的较好．说明这种理论分析方法是可行的。     

The gravity wave instability induced by photochemistry in summer polar mesopause region

The effect of diabatic process due to the photochemical heating and cooling on the gravity wave propagation in middle atmosphere is studied. A linear gravity wave model which considers the diabatic process is established. The unstable region and the growth rate of the gravity wave caused by photochemistry are calculated. And the comparison between the model and the adiabatic gravity wave theory of pure dynamics is made. The results indicate that the photochemical heating process can induce the instability of gravity wave at mesopause. The intensity of the instability becomes stronger as the temperature decreases. The temperature feature and the altitude characteristics of the instability are consistent with the observation. Therefore, the instability of the gravity wave induced by photochemistry may be an important mechanism in polar mesopause region in summer.     

脉冲水射流破岩过程中的应力波效应分析

引入Johnson-Holmquist-Concrete岩石非线性本构关系,利用光滑流体粒子动力学方法,模拟了脉冲射流在破岩过程中应力波形成、传播及衰减过程,得出了高速脉冲射流作用下岩石表面不同位置处应力值随时间变化曲线,以及应力波峰值强度与离射流作用点距离的关系曲线,根据计算结果分析了岩石在应力波效应下的破坏行为以及射流速度、岩石性质对应力波效应的影响。分析结果表明：脉冲射流的应力波效应具有较强的局部性,应力波峰值强度随与射流作用点距离的增大而急剧减小;脉冲射流应力波强度、作用范围与射流速度呈正比例关系,其对岩石的体积破坏存在一个门限速度;不同岩性岩石在脉冲射流应力波作用下的破坏形式有所不同,砂岩等强度较低岩石的破坏形式主要为应力波对岩石加卸载过程中的拉应力下的裂纹扩展,而石灰岩、花岗岩等脆性硬岩的破坏形式主要为应力集中导致的纵向破坏。     

On the parameterization scheme of gravity wave drag effect on the mean zonal flow of mesosphere

Based on McFarlane抯 parameterization scheme of gravity wave drag, a refined gravity-wave-drag scheme is presented. Both the drag effect of the momentum flux and the dissipation effect of gravity wave breaking on the mean zonal flow are included in the refined parameterization scheme. The dissipation effect can be formulated with the gravity wave numbers and the mean quantities. The refined parameterization scheme may represent a complete drag effect of stationary gravity wave breaking on the mean zonal flow.     

基于改进ICA算法对云南地区重力固体潮中地震前兆信息的提取与识别

固体潮信号是地球自转在月球和太阳作用下产生的混合复杂信号,其中包含大量的谐波分量,而实际重力固体潮信号中包含了丰富的地震前兆信息.该文提出一个重力固体潮信号的正交分解模型,通过将重力固体潮信号谐波分量,分解在两个正交的方向上,以提取独立的谐波分量：半日波信号、日波信号、长周期波信号.在重力固体潮地震前兆信息分析中引入ICA算法,结合ICA的自身的特点进行算法优化,对重力固体潮信号中包含的三类谐波进行提取.通过对重力固体潮信号中包含的长周期波的分析,研究长周期波的时序变化特征,从中读取其包含的震颤异常波从而提取地震前兆信息.通过对云南地区的实际震例分析表明,长周期波在地震前后的确存在异常变化特征量,此类异常变化常出现在地震前和地震后大约30 d左右.得到的时序特征量的变化容易观察,对于地震前兆信息的分析具有明确的物理意义.     

重力波波包在水平风场中非线性传播的数值模拟--Ⅱ.水平风场为非均匀风场

采用全隐欧拉格式(FICE)对重力波波包在非均匀风场中的三维非线性传播进行了数值模拟,给出了波包在三维空间中非线性传播的过程．分析了重力波的传播特性及风场对重力波传播的影响．计算结果表明：波振幅随高度的增加而增长．但比线性条件下的指数增长要慢;重力波在剪切风场中非线性传播时垂直波长随高度的增加而减小。     

高压水射流破岩应力波效应的数值模拟

高压水射流破岩是一个涉及诸多因素的复杂的非线形动力学问题,利用非线形有限元法,采用动态接触模拟高压水射流对岩石冲击作用.结果显示岩石内部最初受到冲击时的不稳定性由强变弱,反映了岩石的动态响应特性;模拟了在不同冲击速度下应力波在岩石中的传播和衰减过程,结果表明应力波的传播速度与冲击速度成正比,射流速度越大,应力波衰减越快;同时还模拟了以相同的速度分别冲击砂岩和煤时的应力波效应,计算表明在相同的冲击速度下,射流冲击煤的局部性效应比冲击砂岩时更为显著,应力波在砂岩中的传播范围要广泛一些.     

高压水射流破岩钻孔过程的理论研究

对高压水射流破岩钻孔的试验结果、岩石内孔隙流体的运动规律以及水射流破岩过程中的能量分布变化趋势进行了分析 ,对高压水射流破岩钻孔过程进行了系统的研究。研究结果表明 ,高压水射流破岩钻孔过程分为两个阶段 ,初期以应力波作用为主 ,形成岩石损伤破坏的主体 ;后期以射流准静态压力作用为主 ,主要是使岩石孔眼直径扩大。水射流破岩钻孔过程中射流和岩石的相互作用以界面耦合为主 ,水射流的冲击载荷在岩石内产生的应力波和射流准静态压力共同作用使岩石破碎 ,其中应力波的作用占主导地位。     

物理学中驻波的探讨

驻波是波的干涉的一种特殊现象.针对大学物理学习中较难理解的驻波概念及其特征加以讨论,让其全面理解驻波的特征和驻波与行波的区别.     

射流附壁振荡器能效分析与提升

通过分析、数值模拟和实验考察,揭示出射流附壁振荡器的能量损失大部分源于激励流的总压不足和持续性差.依靠主射流分流反馈激励的各种自激励方式皆无法达到较理想效果.提出并验证了从外调制引入与主射流同源的高总压气体作为激励流,是大幅提升附壁振荡器能效的有效方法.数值模拟和实验结果表明,新型外激励振荡器具有很高的能效指标,膨胀比为2的情况下,总压保持率K可达85%,尺寸参数和激励流量优化后可高达90%,远高于音波式自激励振荡器的75%和反馈式振荡器的65%的水平,且其振荡频率易控.