沿岸上升流数值模拟

以珠江口以东沿岸海区为例，用有限元法对沿岸上升流作了数值模似，方程采用一种简单的两层分层模式．为消除噪声干扰，采用非协调单元，并提出了改善其协调性的方法     

渤海垂直湍流混合强度季节变化的数值模拟

渤海为极浅陆架海，其中湍流耗散作用显著，将三维斜压陆架海模式－HAMSONM应用于渤海，以渤海周边台站每天4次的规气象资料作为风和热驱动，渤海海峡开边界以5个主要分潮调和常数计算水位强迫，计算了渤海1982年水文要素和流场变化，并用模式以湍的局地平衡理封闭计算出垂直流粘性的时间分布，结果表明，渤海湍流混合冬强夏弱，变化幅度较大（10－200cm^2/s)，这是风搅拌和潮混合的湍流输入在密度层化调整下的结果，风的作用在冬季强于潮的作用，而底层则由潮混合控制呈现半月周期，渤海湍粘性系数的空间分布十分复杂，这是在渤海地形和岸形轮廓限制下，由一定大气条件驱动的流场和密度场导致的湍流混合强不同所致。     

膨胀土路基施工过程中的变形观测及数值模拟

对膨胀土路基在施工过程中的变形特性进行现场监测以及有限元模拟分析,研究膨胀土路基竖向沉降和侧向位移随路基填土高度的变化情况,找出变形规律,用于指导今后膨胀土地段的路基施工.     

2018年夏季舟山海域上升流特征及形成机制分析

基于2018年夏季舟山海域水文观测资料,发现舟山海域存在明显的上升流,结合卫星海表温度数据,估计了上升流的影响范围.利用卫星风场数据和实测声学多普勒流速剖面仪(ADCP)海流数据,研究了上升流的形成机制,分析发现舟山海域上升流对南风有良好的响应;基于Ekman输运理论,计算得到风场导致的上升流流速为4.8×10-5 m/s,发现潮汐是该海域上升流强度发生周期性变化的主要影响因素.简要分析了上升流对其他生物化学要素的影响.     

一个三维斜压浅海模式的建立及其在东中国海环流中的应用

为了适应东中国海复杂区域研究的需要，本文采用球坐标系，再转换到σ坐标系，考虑斜压作用并引潮力，设计了一个垂直分层可变的三维非线性斜压原始方程浅海与陆架预报模式.本文考虑自由海表面，应用到东中国海环流的数值研究.模拟结果与中国近海流场基本吻合，并讨论了季节特征.模式对冲淡水扩展和海洋环境预测有广泛的应用前景.     

巷道断面形状力学效应三维数值模拟分析

针对开拓巷道设计中最常用的三种断面形状 ,即直墙拱、直墙仰拱、曲墙仰拱 ,运用FLAC3 D程序模拟了三种断面形状在不同围岩条件下的力学效应。研究表明 :在同一种围岩条件下 ,三种断面形状中受力状况最好的是曲墙仰拱 ,最差的是直墙拱 ;同一形状断面在不同围岩条件下 ,其力学效应差异较大     

一次飑线过程的数值模拟和动力分析

用美国俄克荷马州大学“风暴分析预报中心”（CAPS）开发的ARPS（Advanced Regional Prediction System)非静力中尺度数值模式讨论了美国VORTEX－95试验期间的一次飑线过程的触发和维持机制。试验表明，地面中尺度汇合线或切变线是此次飑线过程主要的触发系统和重要的维持机制之一；对流凝结潜热加热和高低空急流耦合在飑线的发展和维持有重要作用。此外，ARPS模式成功地模拟了飑线的β中尺度结构特征，表明该模式对飑线强对流天气系统有较强的模拟能力。     

长江河口石洞口水域电厂温排水输运扩散观测和分析

本文基于2014年11月23日至12月2日观测资料,分析石洞口附近水域电厂温排水输运扩散.在大潮期间,从水温纵向断面分布看由电厂排放的温排水明显,落潮时段最大温升4.1oC,涨潮时段最大温升达到5.1oC;仅在排水口附近水温出现分层现象,其他地方因潮流的强烈混合作用,水温垂向分布趋于均匀.从水温和温升平面分布看,在落潮时段沿岸水温高,离岸水温低,在华能石洞口电厂排水口附近温升最大量值达到4.0oC,温排水在落潮流和科氏力作用下沿岸向下游输运扩散.在涨潮时段石洞口附近高温水相比于落潮时段偏向上游,离岸范围大,温升最大值达到4.2oC.从定点连续测点的流速、流向和水温随时间变化看,若测点位于电厂上游涨潮期间水温上升,若测点位于电厂下游落潮期间水温上升,水温受附近电厂温排水影响.测点离电厂排水口越近温升越高、垂向变化越明显.小潮期间,由于寒潮过境,因表面失热,水温比大潮期间低,最大水温出现在电厂排水口附近水体中层.温升的分布特征与大潮期间类似,最大量值达到5.0oC,比大潮期间高了0.8oC,原因在于小潮期间潮流和潮混合较小,温排水口高温水不易向外输运扩散.     

混合同化方法同化地面站和雷达观测对飑线影响的模拟观测试验

利用中尺度天气预报模式和混合同化方法 ETKF-3DVAR进行模拟观测试验,对比同化地面站观测数据和雷达观测结果对改善中国东部一次飑线模拟的影响.结果表明,无论是采用混合同化方法还是3DVAR,同化地面站观测均能改善分析场和预报场;若再增加同化雷达观测,结果还会进一步改善,其中混合方法对低层要素场和累计降水量的改进更大.     

膨胀土路基温度现场观测分析与研究

为了研究自然气候条件下膨胀土路基内部土体温度变化规律,在某膨胀土路堤内部进行了一年多的现场跟踪观测,分析了不同位置土体温度随时间变化的变化规律,发现了不同深度路基的温度变化滞后性和温度场分布季节差异性,并对其特点和成因进行了描述和解释.根据温度变幅标志,推测出了当地膨胀土气候剧烈影响深度,可作为相关工程处治的参考依据.     

Dynamic mechanism of the upwelling on the west side of the submerged river valley off the Changjiang mouth in summertime

Based on the analysis of the field observation data off the Changjiang mouth in August 2000 and satellite image of sea surface temperature (SST) in summer of 1997, it indicates that there exists the upwelling event on the west side of the submerged river valley (SRV) off the Changjiang mouth. The calculated results of the three-dimensional numerical model show that this upwelling is induced by the barotropic effect, baroclinic effect, bottom Ekman effect and their interaction with the slope bottom topography. The baroclinic effect is the main cause producing the upwelling at the northern SRV (on the east side of the South Passage of the Changjiang estuary), while the barotropic effect is the main cause at the southern SRV (on the east side of the center of the Hangzhou Bay mouth). The dynamic mechanism producing the upweiling off the Changjiang mouth is different with the general one along coast and on the continental shelf.     

长江口与杭州湾风暴潮三维数值模拟

基于改进的河口海岸和海洋三维数值模式ECOM-si，加入台风模型气压场和模型风场，同时考虑径流、天文潮与风暴潮耦合作用，数值模拟了TC9711（Winnie），TC0012（Prapiroon）和TC0014（Saomai）三个台风期间长江口和杭州湾的水位过程.与观测资料比较，模式较好地再现了台风期间的水位过程，采用Fujita（藤田）气压场公式计算的结果比Fujita Takahashi（藤田 高桥）气压场公式下的计算结果更符合实测值，并在上述3个台风期间计算水位值与观测值的均方误差分别为42.5 cm，41.7 cm，35.5 cm.     

基于医学图像的交互式三维测量技术研究与实现

介绍了交互式三维测量技术在医学图像中的应用。在平行投影透视图中,将用户指定的屏幕二维坐标点转化为需要的物体坐标系下的空间三维坐标,并用取点法实现了特征点的选取。对病人的颅面部进行实际测量,得到了较为满意的结果。     

地幔柱的发生机制研究——以Ferrar为例

利用三维数值模拟方法,根据地幔对流控制方程,以180 Ma喷发的Ferrar大火成岩省(LIP)为例,在模型中引入Pangea超大陆、大型横波低速带(LLSVPs)和Pangea超大陆边缘的俯冲带,模拟地幔对流过程,研究其对应地幔热柱从地球内部热边界层(例如核幔边界)的生成过程,并讨论导致该地幔柱产生的相关因素.结果表...     

抚仙湖集水域径流过程的观测与模拟

抚仙湖集水域的径流过程包括河道径流、坡面散流和地下径流,各径流间发生水量交换,且同时向湖泊输送污染物。针对这一特点,提出以整体水文过程思路建立径流及物质输移模型,以完整统一的模型模拟整个集水域的径流过程及污染物入湖路径。模拟方法考虑各径流之间的水量交换,能定量区分各径流量及各径流分别向湖泊输送的物质数量,可望深层次地揭示湖泊集水域的径流系统及物质输移路径。设计了相应的野外观测方案,对各径流及降雨量作同步连续观测。观测数据显示,该集水域降雨强度分布不均匀;河道径流量与降雨相关性强,表现出暴涨暴落的特点,反映了山区河道径流特征;北岸农田区地下水埋深较浅,表层土体松散,接受良好的降雨补给。这些成果为观测方案的进一步细化和模型建设提供了可靠的依据。     

行波磁场作用下金属液体运动行为的数值模拟

将行波磁场理论和流体运动N-S方程相结合,建立了行波磁场作用下材料制备用容器内三维流场的数学模型,并引入了新的电磁力计算模型.通过与文献中实验结果的对比,验证了本模型及计算程序的可靠性.研究还发现,行波磁场作用下装置内纵截面形成了两个对称的大环流;当径高比降低时,容器内的流场结构没有改变,仍然为两个对称的旋流,形状由椭圆形变成长方形.当电磁力增大时,轴向速度曲线由平顶变为尖顶的抛物线,并且电磁力越大,波顶离底部壁面的距离越近.     

等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟

建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型，以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况．综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化／凝固相变潜热等对熔池温度场的影响．采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析，利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型，得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况．模拟结果表明，随焊接电流的增大和焊接速度的减小，熔池体积增加，熔宽和热影响区都增大．试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性．     

弯扭联合作用下的拖缆运动建模与分析

为解决水下低应力拖缆在弯扭联合作用下的运动建模问题,根据集中质量法基本原理,建立了一个四自由度（3个平动自由度和1个轴向转动自由度）运动数学模型,并采用数值仿真方法分析了弯扭矩对其运动的影响. 借鉴材料力学概念给出了具体的三维弯矩、扭矩、剪力等的确定方法;同时,为解耦拖缆平动和转动之间的耦合关系,引入零扭矩转角来考虑平动的影响以确定缆上实际扭矩;在此基础上计入拖缆浮力、重力、流体阻力、张力及弯扭耦合,以形成一个完整的运动模型. 最后给出了3个仿真算例,计算结果同实际弯扭影响运动规律一致,说明该模型是合理、有效的;同时计算结果还给出了一些有意义的运动规律.     

液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响分析

基于汉密尔顿原理,根据直升机旋翼液弹阻尼器的非线性动力学模型和等效线化模型,分别建立了带非线性和线性液弹阻尼器的直升机旋翼/机体耦合系统动力学模型;并对直升机的地面共振稳定性进行了数值模拟,分析了液弹阻尼器动力学特性对直升机地面共振的影响。结果表明,液弹阻尼器的存在增加了桨叶摆振后退型模态阻尼,提高了直升机地面共振稳定性。采用线化模型计算方便,计算结果能基本反映液弹阻尼器对桨叶摆振后退型模态的影响变化趋势;但模态耦合区位置和峰值阻尼的确定不够准确;而非线性模型则能准确描述液弹阻尼器的动力学特性和直升机旋翼/机体耦合系统稳定性的变化规律,精度较高。     

地裂缝隧道衬砌结构与围岩相互作用机理

针对台凹型活动地裂缝正交区间隧道,通过有限差分数值方法模拟地裂缝区间隧道的开挖施工、分缝衬砌结构与地裂缝上下盘之间相对错动,从地表和衬砌的沉降位移、围岩位移场、围岩土压力以及衬砌结构内力方面分析了隧道结构与围岩的变化特征.结果表明：台凹型活动地裂缝不均匀变形主要发生在上盘内地裂缝一定范围的地层内;分缝衬砌结构端部的拱顶土压力呈现出集中增大和减小的变化特征,上盘内地裂缝附近仰拱底的土压力出现松弛;变形缝两侧衬砌结构的端部出现轴向应力集中现象.分缝衬砌结构一方面能够适应地裂缝错动位移,避免结构内力过大而引起强度破坏;另一方面,能够抑制地层的不均匀沉降变形,使得地裂缝处变形缝两侧衬砌结构的相对位移减小,并改善地裂缝区间隧道的运行条件.