CO2浓度变化对欧洲区域气候影响的数值研究

给出了大气中二氧化碳浓度加倍引起的德国南部及邻近阿尔卑斯山区5年1月和 7月气温和降水率变化的模拟结果.模式采用在大气环流模式(ECHAM3)中嵌套的中尺度气候和化学模式(MCCM).模拟结果显示:区域平均气温(地面上2 m处温度)的5年平均1月增加0.8℃,7月增加4.7℃;区域降水率的5年逐月平均则显示1月无变化,7月减少40 %.讨论了气温、降水率以及降水频率等变化的空间分布,也给出了控制试验(1×CO2) 和敏感试验(2×CO2)中气温和降水率的年际变化模拟结果.     

模拟区域气候变化的模式系统的建立及其效能检验

建立了一个富有特色的模拟区域气候变化的模式系统．该模式系统对模式中陡峭地形的处理方法进行了改进，并且在云量参数化方案中考虑了大气的动力学结构．其中大气模式与海洋模式和土壤模式简单耦合，和ＧＣＭ单向嵌套以反映大气环流背景对区域气候的影响．通过对模拟结果的比较和检验，发现区域模式对侧边界条件的依赖性很强，客观真实的侧边界条件是模式能够正确模拟区域气候要素的最重要的条件之一．模式分辨率的提高，中尺度强迫如地形高度和下垫面类型的细致刻划，都有利于气候要素场特别是边界层和地表气候状况模拟效果的改善．     

荒漠化扩展对我国区域气候变化影响的数值模拟

使用区域气候模式RegCM3研究了西北沙漠面积变化对我国区域气候变化的影响．共设计了3组试验：控制试验A、沙漠面积扩展试验B、在试验B基础上增大粗糙高度的试验C．分析表明：中国西北沙漠区扩展后对中国夏季降雨量和中国夏季风有明显影响．结果表明：植被退化、荒漠化加剧会导致季风减弱,降水量减少,增大地面粗糙高度后的影响更为显著．     

140年来植被和大气CO2浓度变化对东亚气候影响的数值模拟

利用区域气候模式通过分别采用现代植被和工业革命前植被及相应CO2浓度模拟了近140年来植被和大气CO2浓度变化对东亚区域气候的影响.结果表明,两者共同作用使东亚许多地区产生了升温现象,但这种温度变化在地域上具有不均匀性,蒙古、内蒙古、东北、西北增暖最为明显,而中国南部一些地区却存在降温现象;工业化造成的植被退化使东亚地区呈现总体干旱化的趋势,虽然CO2浓度增加易导致降水增多,但综合考虑两者的影响,使中国东部、内蒙古、四川北部的降水明显减少,而西北、华南沿海的降水有所增加;同时现代东亚冬、夏季风都比工业革命前有所增强.但由于植被退化,该地区的大气水汽含量及土壤水含量均有所减小.     

CO_2在水中溶解的数值模拟方法

建立了一个油、气、水三相多组分三维油藏数值模拟模型。用油气状态方程进行流体相平衡和物性参数计算,该模型采用全隐式方法进行求解。与以往不同的是,模型中考虑了ＣＯ２在水中的溶解,并提出了ＣＯ２在水中溶解度的计算方法,同时给出了考虑ＣＯ２在水中溶解后多组分模型求解的离散化方法以及水相物性参数的计算方法。开发和研制了三维三相全组分数值模拟软件,利用该模型对长庆靖安低渗透性油田注气开发过程进行了模拟计算,获得了满意的结果。该模型还可用于挥发性油藏、凝析气藏、注气等开发过程的模拟计算。     

超临界CO_2萃取木香挥发油的实验研究及数值模拟

采用单因素法,在流量2～4 L/min,木香颗粒度0.144～0.200 mm,萃取温度33～48℃,萃取压力10～25 MPa的范围内,利用超临界CO2萃取木香挥发油,分别考察了CO2流量、原料颗粒度、萃取温度及萃取压力等因素对挥发油萃取收率的影响;并根据萃取器微分单元和固态原料颗粒微分单元的质量守恒建立了微分方程,对一定萃取条件下的实验结果进行数值模拟。结果表明：在实验范围内,木香挥发油萃取收率随CO2流量增加而增大,随原料颗粒度减小而增大,随压力升高而增大,随温度则呈现出交叉现象。结论：CO2流量、原料颗粒度、萃取温度及萃取压力等对木香挥发油的超临界CO2萃取工艺有显著影响,所建立的数值模型能较好地描述实际萃取行为。     

湍流动能闭合对区域气候模拟效果影响的机理研究

利用湍流动能(TKE)闭合改进了RegCM2中原高分辨的边界层参数化方案,并用1998年夏的NCEP/NCAR气候资料对TKE闭合方案影响区域气候模拟效果的机理作了探讨.研究表明,在区域气候模式中采用TKE闭合的边界层方案可以将垂直扩散直接与湍流变化联系起来,改善地表通量及各层垂直扩散项的计算,使地表通量和垂直扩散的日变化及各层分布更为合理,从而改进模式对各预报量及降水的模拟,提高模式的模拟能力     

P-σ坐标系区域气候模式对冬夏季月平均场的模拟试验

在钱永甫等（１９８５）研制的Ｐσ混合坐标系原始方程模式的基础上,发展了一个有限区域的嵌套细网格数值模式,并首先用于区域气候的模拟试验．利用ＧＦＤＬ１０年的月平均资料做嵌套,分别对１月和７月的气候平均场做了模拟,模拟的雨带及气压系统的位置和强度与实际场基本一致,模式较准确地再现了冬,夏季的区域气候特征,初步表明本模式可用于短期区域气候的数值模拟和预测     

中国东部气溶胶活化颗粒物浓度对区域气候影响的模拟研究

该工作利用区域模式(WRF),对我国东部三大城市群区域的气溶胶活化颗粒物浓度增加的气候效应进行了模拟研究.结果表明:增加气溶胶活化颗粒物后,我国东部许多地区的地表感热、潜热通量减少,华东大部分地区的地表2m气温降低;降水对气溶胶活化颗粒物浓度增加的响应较为复杂,缺乏一致的规律性,但增加活化颗粒物后,我国东部许多地区的降水明显减少;由气溶胶活化颗粒物浓度变化造成的大气水汽输送和水汽含量的变化,是气溶胶间接效应影响东亚夏季风降水的主要原因.从总体上来说,中国不同地区的气溶胶活化颗粒物浓度增加,使得中国东部大部分地区的低层气温降低、大气湿度降低、降水减少,呈现出干冷化的趋势.     

腰英台DB34井区CO_2驱替油藏数值模拟研究

为改善低渗透油藏开发效果,同时解决松南气田天然气的脱碳埋存问题,决定在腰英台油田开展CO2驱替试验.针对研究区块的地质及开发特点,建立了符合油藏地质特点的三维地质模型.应用数值模拟技术,在水驱历史拟合的基础上,设计了3种不同CO2注气方式——单段塞连续注气、周期注气、水气交替,并对注入总量、注入速度、油井流压、注气气质标准等敏感参数进行优化.结果表明,CO2最佳用量为0.8 PV,最佳注入速度为2.3×103m3/d,油井最佳流压平均为7 MPa,注入方式以水气交替注入(气水体积比1∶1)为最佳方案,预测提高采收率可达23.7%,比水驱提高14.4%.注入CO2气体中,要减少CH4的含量,添加经济适量的C2—C6组分,可提高采收率.     

皮纳图博火山喷发对气候影响的数值试验

用俄勒冈州立大学（ＯＳＵ）的两层大气环流模式，研究１９９１年６月中旬菲律宾的皮纳图博（Ｐｉｎａｔｕｂｏ）火山喷发对短期气候的影响．数值试验的结果表明：①火山喷发引起低纬太阳辐射减少，导致次年１，２月模式大气的北半球主要大气活动中心（阿留申低压、冰岛低压、东亚冷高压、北美冷高压等）的强度明显减弱，亚洲和北美大陆中高纬度大部分地区的地面气温明显上升．模拟结果与实况相当一致．皮纳图博火山喷发对北半球中高纬许多地区（如前苏联的西伯利亚的中西部、中国北方地区、日本和西欧以及美国等地）１９９２年１，２月所出现的异常暖冬天气有重要的作用．②火山喷发引起的热带太平洋海平面气压场变化有利于南方涛动的减弱．     

隧道盾构施工对临近桩基影响的数值模拟

以上海轨道交通7号线隧道盾构施工为工程背景,将隧道盾构施工过程简化为4个典型阶段.采用岩土工程数值分析软件,侧重于隧道衬砌完成后短期内软土不排水的状态,通过应力释放系数法与注浆等代层变刚度法相结合,实现盾构施工的二维动态仿真模拟,分析盾构施工对临近桩基的轴力、剪力、弯矩和位移的影响.该简化较真实地反映隧道盾构施工的实际情况,并可以得到比较真实的数据.     

气温变化的层次结构的外部成因浅析

利用近百年来大气中CO₂含量、太阳活动和强火山活动的历史资料,对照南北半球气温变化的层次结构,发现北半球在1924年、南半球在1939年发生的大尺度冷暖突变,CO₂气体的温室效应不是主要的强迫因素,也不太可能是由太阳常数的较大天文改变引起的,它与强火山活动有着密切关系。北半球1924年前的大冷期内中等冷期对应着中低纬强火山爆发,中等暖期对应着中高纬强火山爆发,对应关系明显。南半球中等尺度的冷暖突变与年平均相对黑子数准11.2年的周期有着明显的对应关系。     

复杂地形影响冰雹云发展的数值模拟实验

采用复杂地形条件下,中小尺度冰雹云发生发展的二维数值模式,在ＶＡＸ机上定量计算了在１６种微物理过程作用下云中各水态含量及云中宏,微观参量的大小,并模拟了复杂地形的各种热力,动力条件下冰雹云随时间发生发展的演变规律,得出的结构与实际相一致。     

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。     

煤种对NO_x生成影响的数值研究

燃煤过程产生的污染物对大气造成的影响越来越严重,控制NO_x排放是解决环境污染的重要研究方向。采用数值模拟方法,研究入口温度分别为1 526℃、1 626℃,不同煤种在炉膛内的燃烧过程,并对燃烧过程中生成的NO_x影响因素进行分析。结果表明:中挥发分煤(mv)燃烧生成的NO_x最多,低挥发分煤(lv)燃烧生成的NO_x最少;热力型NO_x的生成与温度有很直接的关系,其计算结果可为今后的工业性实验提供理论依据。     

日光温室温度分析模型与模拟

分析了影响采光量的主要因素(脊高、采光面、地理纬度、温室方位、日照时间等),根据温室内热量交换的平衡,建立了日光温室内温度数学模型,利用Matlab软件对模型进行仿真求解,动态模拟出设计参数对温室内温度的影响,并对不同参数的温度与实测值进行比较,相对平均误差为5.56%。     

加力火焰稳定器对发动机尾流场影响的数值研究

以某涡扇发动机为例建立低压涡轮后发动机部件的几何模型,利用数值模拟的方法对带火焰稳定器和不带火焰稳定器的两种流场模型进行研究。分析计算结果可知：当发动机处于”中间”状态时,两种模型的喷管都处于过度膨胀状态,带火焰稳定器的模型总压损失1.3%,推力减小1.45%;火焰稳定器改善了内流场的温度均匀度,同时也使局部的速度均匀度变差,但喷管出口附近基本一致;火焰稳定器影响掺混效果的主要原因是其增大了内流场中涡的强度及其影响范围。     

涡扇发动机涡轮后内外流场及壁面温度场数值研究

基于航空发动机红外辐射特性数值仿真的需求,建立涡扇发动机部件的几何模型,利用数值模拟结合实验验证的方法对涡轮后内外流场及壁面温度场进行研究。比较模型与常用模型的计算结果可得出:受发动机部件几何型面及安装特点影响,发动机喷管前的内部流场及壁面温度场都成明显的周期分布。壁面温度分布形态主要受波瓣混合器影响,但加力部件使高温区域面积减小,使壁面温度分布更快进入轴对称状态。加力部件降低了发动机内部的速度分布均匀度;同时也使截面参数分布更均匀。当采用环形混合器时,流向截面上流向涡尺寸大、强度小、温度掺混情况差。