消除城市热岛效应的大尺度热管理技术

随着当前城市化进程的加快,人口、城市建筑群落的密集化,以及急剧增长的机动车数量,使得城市热岛效应日趋严重。与此同时,为维持人居环境的舒适性,室内制冷设备加速运转,废热废气大量排出,这不仅造成能源的极大消耗,也加重了环境的负担。本文深入剖析了这一严峻现实,探讨利用传热学、建筑学、地球工程学、城市规划学等理论,从整体着手发展宏观大尺度城市热管理技术,即引入城市冷却系统的概念。相对于传统的分户空调,城市冷却系统能够实现大范围的温度调节,从整体上给热岛降温,同时解决分户空调带来的能源过度消耗问题,从而提升总能利用效率。分析了城市热岛和建筑耗能现状,阐述了城市冷却系统的基本特征,集中评述了当前实现宏观大尺度城市冷却系统的典型技术手段,并提炼出了有待解决的一些关键问题。所探讨的城市冷却系统可为国家环境战略和能源战略的实施提供一定的参考。     

海上风电大尺度预应力筒型基础结构预应力优化设计

应用于海上风电工程中的大尺度筒型基础为钢筋混凝土结构,中间的弧形过渡段为塔筒和筒基之间的传力过渡段,因而对其传力性能和防腐性能有着较高的要求.为优化大尺度筒型基础过渡段的传力性能和防腐性能,对基础上部弧形过渡结构施加预应力.借助有限元软件ABAQUS,对施加有预应力的大尺度筒型基础结构进行数值模拟分析.在极限荷载、交变荷载及相同的边界条件下,在弧形过渡结构上作用不同大小的有效预应力,计算各种情况下的弧形过渡结构和基础环梁受力特征,通过其主拉应力、主压应力的峰值以及主拉应力大于2,MPa的分布区域来分析结构受力性能.经过计算分析可知:弧形过渡结构在有效预应力增加到800,MPa时,继续增大预应力值,过渡结构抗裂性能趋于稳定;基础环梁在作用600,MPa有效预应力情况下,其抗裂性能最佳.在基础预应力设计中,应综合考虑两部位的受力变化趋势.有限元模拟的是有效预应力,在实际工程中,除考虑各种预应力损失外,应适当增加张拉控制应力.     

1998年7月副热带高压短期结构演变特征与垂直运动的关系

针对1998年7月长江中、下游地区二度梅期间副热带高压短期演变特征,利用大尺度大气运动的三维环流分解方法,计算出7月副热带地区Hadley环流、Walker环流以及总体垂直运动的速度场分布情况.通过分析它们的演变过程,揭示了Walker环流、Hadley环流与副热带高压短期演变特征的关系,指出大尺度大气运动的三维环流分解模型将有助于发展副热带高压的异常变化与大尺度Walker环流、Hadley环流之间的定性、定量化的动力学关系,对气候预测效果产生影响.     

“看见了”看不见的暗物质——形成宇宙如此模样的关键物质

宇宙中大约有1000亿个星系。这众多的星系聚集在一起,形成了我们所看见的这个宇宙今天这种复杂的“大尺度结构”。然而令人大惑不解的是,在这个宇宙中,我们眼睛所看到的物质数量实在太少了。靠这样少的物质,在宇宙诞生以来的一百几十亿年间根本来不及形成这样的大尺度结构,更来不及诞生出一个个的星系。为了解决这个矛盾,科学家假设宇宙中还存在着大量我们眼睛看不见的“暗物质”。近年来,天文学家使用当今世界上顶尖级的望远镜正在一步步地勘查这种看不见的暗物质的分布。本文就来介绍科学家千方百计寻找这种尽管看不见但确实存在的暗物质所获得的最新成果。[编者按]     

从汶川地震震前现象认识其发震动力应具有的大尺度与深层次性

认为汶川地震发震动力具有大尺度与深层次性,并就汶川地震的震前地震活动性进行了分析研究;大小环圆的交切,全球尺度条带的交会,深部地震活动的加强这几项地震活动性图像是汶川地震震前现象的重要特征,这些特征图像在1976年的唐山地震前也有所显示;条带交会,环圆交会,带圆交会处质点运动各异,相互闭锁,质点运动不易解耦,形成应力集中,常常可成为强震发生的场所;深部闭锁活动的特色,在地表观测中易于失察,成为巨大地震更不易预察的一种原因。鉴于巨大地震灾害的严重性,今后在地震预测监测中应加强对大尺度与深层次信息的监测、收集与分析研究。     

可压缩轴对称冲击射流流场的数值模拟

数值模拟一种可压缩轴对称冲击射流。所构造的数值模拟方法是:直接求解柱坐标系下的二维可压缩Navier-Stokes方程的差分离散方程,其中对流项采用基于非等距网格上的五阶精度迎风紧致型差分格式,黏性项采用基于非等距网格上的六阶精度对称紧致型差分格式,时间项采用3步三阶精度Runge-Kutta方法。模拟不同雷诺数、马赫数条件下冲击射流大尺度涡结构的演化过程。结果表明:流体从喷嘴射出后卷起形成一个独立的大尺度负涡,即初生漩涡,它会在壁面处逐渐激发出一个具有正涡量的壁面二次生成涡;初生漩涡和二次生成涡互相旋转挤压,壁面二次生成涡的力量很快占优势,带动初生漩涡向流场内部发展;随马赫数的增大,初生漩涡具有更强的力量,抑制了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展;随雷诺数的增大,初生漩涡的力量有所减弱,促进了壁面二次生成涡和其他小尺度负涡的发展。     

大尺度空间中烟气运动工程分析的多单元区域模拟方法

在大尺度空间中，仍然将整个空间划分上部热烟气层和下部的冷空气层直接进行区域模拟是不合适的。提出了一种将大尺度空间划分若干常规子单元，再在各个子单元中采用上下层区域模拟的方法，并以CFAST4.02为工具，对两种典型的大尺度空间的烟气运动过程进行分析和比较。结果表明，在大尺度空间中，这种多单元区域模拟的方法相比于传统的区域模拟方法具有较好的适用性。     

二次引力理论中整体磁单极的引力效应

在二次引力理论F＝根号－g(R αR2），（aR＜＜1）中，研究整体磁单极的引力场，与爱因斯坦引力理论的结果相比较，其度规获得了一个相当于长程牛顿势的修正，表明在远处有一高阶的吸引力，在此基础上探讨了整体磁单极的引力效应，即运动粒子在经过整体磁单极附近时的偏折，其偏转角表现为整体磁单极空间的亏损角，负有效质量的二次引力项（耦合常数a)的效应。     

精确宇宙学

高精度微波背景观测,加之大尺度结构,超新星等观测的快速发展,引领宇宙学进入精确宇宙学时代.我们对于宇宙的理解不再停留在定性描述阶段,而是进入了高精度定量测量阶段.本文将对重要宇宙学观测给出介绍,并对研究现状,及未来挑战等给出讨论.     

缝洞型油藏离散介质网络数值试井模型

针对多重介质试井模型不符合缝洞型油藏网络状分布、非均质性极强的地质特征,建立了新的试井模型,将大尺度溶洞（流体主要的储集空间）视作零维模型,裂缝、孔洞发育的条带状地层（沟通溶洞的渗流通道）作为控制流体流动的一维模型,从而构成离散介质网络（DMN）模型。用有限差分法建立了缝洞型油藏离散介质网络油水两相数值试井模型,对渗流通道的储渗性能、大尺度溶洞的容积和距测试井的距离等因素对测试井压力响应特征的影响进行了研究。结果表明：缝洞型油藏试井压力导数曲线上类似“凹子”的特征是由大尺度溶洞向渗流网络的窜流造成的。实例分析表明,新模型解释结果与缝洞型油藏地质特征一致。