全地形四轮车结构振动特性实验与仿真

全地形四轮车(ATV)车架挂发动机的结构动态特性好坏很大程度上决定其整车振动舒适性,但目前没有一种简单、有效且通用的ATV车架挂发动机有限元建模方法。通过对多款ATV结构动态特性的计算和实验分析,提出了分析ATV车架挂发动机结构动态特性的一种简单且具有通用性的有限元建模方法——把发动机简化为具有质量和转动惯量的0维质量单元,在车架上发动机的悬挂位置创建多点约束单元,然后通过MSC.Nastran中的beam单元将多点约束单元与集中质量单元连接起来,以模拟车架与发动机的连接方式。考虑到试验测量发动机惯性参数时受其内部运动部件及机油量等的影响,分析了发动机转动惯量在实测数据的基础上同时减少和增加5%时,对所提出的有限元建模方法分析车架挂发动机动态特性的影响。结果表明所提出的建模方法仍然可以保证对车架挂发动机结构动特性的分析在工程参考误差范围内。该建模方法对于ATV的设计和开发具有简易性和通用性,可在产品设计和改型阶段就能了解车架挂发动机的结构振动特性,提高了产品的开发能力,节约了大量的时间和成本。     

坡度对三维山丘风场特性及绕流机理分析

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°四种坡度对山丘的近地绕流平均和脉动风速场的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行了影响机理分析;最后,分析了坡度对地形加速效应的影响,并与不同国家规范结果进行了对比。结果表明：大涡模拟方法可以较有效地模拟不同坡度山丘的平均和脉动风速特性;不同坡度山丘迎风面处的平均和脉动风速场的变化规律基本一致,差异主要在山顶和背风面处。在山顶位置,随着坡度的增加,脉动风逐渐增大,以坡度30°为界,山顶处的流向平均风速呈现先减小后增大的趋势,背风面流动分离点逐渐向下游移动,引起涡旋中心位置逐渐向下游移动且远离山丘壁面。在背风面山腰近壁区,以坡度30°为界,当坡度较低时,随着坡度增大旋涡尺度不断增大,旋涡尾迹变宽,能量逐渐集中,流向平均风速逐渐减小,脉动风速逐渐增大;坡度大于该值时变化趋势则相反。不同坡度的地形加速效应趋势基本类似,主要差异在近壁区,结合各国规范本文给出了不同坡度地形加速效应的最大值曲线。     

山西省汛期降水集中度及其与地形的关系

降水集中度的时空格局是水文分析的关键因素.首先基于山西省1980-2020年27个气象站点的汛期(5月1日—10月30日)逐日降水量,分析汛期总降水量和汛期极端降水量的时空特征.其次,利用降水集中度(PCD)和降水集中期(PCP)来描述汛期降水的集中程度.最后,计算PCP、PCP与地形因子之间的相关系数来识别两者之间的关系.结果表明：1.山西省汛期年均总降水量和年均极端降水量在1980-2020年呈现不显著的上升趋势,空间上表现出明显的纬度地带性和地形特征.2.年均PCD在0.26～0.4之间,说明汛期内降水集中程度较低.空间上呈现由南向北逐渐递增的纬向分布规律.年均PCP处于7/10～7/22,表明最大日降水量主要出现在7月中后旬,空间上表现出明显的地形特征.3.在占研究时段66%的年份,PCP与PCD呈现反相关关系,即降水集中度越大的地区,降水集中期越早.4.在70%的年份中,海拔越高,降水集中度越高,最大日降水出现时间越提前.5.1 000 m以下,坡向朝南的PCD和PCP均小于坡向朝北的;而在1 000 m以上则相反.     

基于遥感影像的DEM地形信息增强表达研究——以梯田DEM构建为例

将遥感影像信息应用于梯田DEM构建是实现DEM地形信息增强表达的有效方式.通过RTK测量方法获取梯田实验样区实测点高程数据,构建了0.5 m分辨率Hc-DEM作为对“真实地表面”的模拟.根据1∶10000国家基本比例尺地形图精度标准,基于Hc-DEM提取等高距5 m等高线并插值生成5 m分辨率DEM,以该数据作为基础数据分别使用快速构建方法与基于田面边界的梯田DEM构建方法进行梯田DEM构建,实现梯田信息在DEM数据上的信息强化表达.对比分析上述4种DEM数据的高程频率特征,并以Hc-DEM数据作为参照求取高程中误差,结果表明从遥感影像上获取相关梯田信息进而辅助梯田DEM表达具有可行性,基于田面边界的梯田DEM构建方法对梯田地形强化效果相对较优,该研究将为构建其他有遥感信息加入的地形信息增强DEM提供一定参考.     

三维地质和地下水建模的研究和应用

针对地质和地下水可视化分析的应用问题,提出了基于三维建模和分析的可视化研究方法,并建立了有效的针对地势和地下水的可视化平台.尤其针对建模过程中数据的连续性问题采用了基于多元二次插值方法,从而有效的解决了抽样数据点稀疏的问题.在地层建模方面,系统采用了基于三棱柱体积元素的建模方法,同时通过基于检测井法线信息的有效插值算法解决了地层建模过程中的连续性问题.针对地下水的具体应用,提出了基于图像的绘制方法,实现了地势、地层断层和地下水分布的可视化分析和展现.     

弄岗喀斯特季节性雨林枯立木多度的空间分布及影响因子

枯立木(standing dead tree)是森林的重要结构组成部分.对枯立木空间格局与其影响因子等进行探讨,有助于揭示森林树木死亡机理及森林群落动态规律.本研究将弄岗喀斯特季节性雨林15 hm2样地内胸径大于1 cm的枯立木划分为不同胸径等级,并在不同空间尺度上统计了枯立木多度、空间相邻因子、地形因子及群落类型因子等数据,用零膨胀负二项模型(zero-inflated negative binomial models)解决了多度数据的非正态性且零值过多等统计问题,分析了该森林枯立木多度的空间分布规律及影响因子.结果表明:(ⅰ)弄岗15 hm2样地内胸径大于1 cm的枯立木有2254株,平均胸径6.21 cm,最大胸径61.86 cm;胸径分布呈反"J"型,无明显断层;小径级枯立木在海拔较高地区分布较多,大径级枯立木在海拔较低地区分布较多;(ⅱ)小径级枯立木呈聚集型空间格局,大径级枯立木趋向于随机型空间格局;枯立木多度存在多尺度的空间自相关结构;(ⅲ)随着径级增大,枯立木多度与凹凸度、空间相邻因子的相关性逐渐减弱,与坡度、海拔的相关性逐渐增强;随着单位取样尺度增大,枯立木多度与凹凸度、海拔、坡度、群落类型因子的相关性逐渐减弱,与空间相邻因子相关性逐渐增强.研究表明,喀斯特森林中枯立木分布格局由多尺度的空间结构所构成,不同空间尺度、地形条件、群落类型等对枯立木的径级结构及数量组成有显著影响,而枯立木结构的空间异质性将会影响森林光资源及木质残体储量等的空间动态,进而影响群落物种组成.     

火星上的神秘亮光

正美国宇航局"好奇号"火星车所载导航相机于2014年4月3日拍摄的一幅火星表面照,显示出火星表面的一处神秘闪光。有人声称这可能表明外星人在火星地下使用人造光,还有人说这可能是火星人的汽车头灯。但科学家指出,这种光亮并非人造光。宇宙空间充满辐射,而火星的稀薄大气意味着高能粒子(被称为宇宙射线,来自于太阳或深空)不可     

青川4.0级地震斜坡地震动响应监测数据分析

自从“5.12”汶川地震后,青川余震一直持续,本文以2015 年 9月23日青川级余震监测数据进行研究。通过对比青川东山监测点的地震动响应结果表明：在河谷部位,水平东西向最大峰值加速度大于水平南北向,而在山脊上则水平南北向最大峰值加速度强于水平东西向;相对于河谷(4#)监测点,东山山脊上6#监测点水平向PGA放大系数最大达到2.0,竖直向PGA放大系数为 4.0,其阿里亚斯强度放大9倍,由于7#监测点靠近“T”字形山体结合处,PGA放大系数有所衰减;谱比分析(HVSR)显示,东山监测点谱比分析的地形放大系数最大可达5.6,且卓越频率多在1.5～3.5Hz之间。研究表明,强震条件下东山斜坡存在明显的地形的放大效应,且位于地形转折处的6#监测点的放大效应最显著,故在山区进行工程活动及选址规划时应充分考虑局部地形放大效应作用,以避免震裂、崩塌、滑坡等次生地质灾害带来的危害。     

朱溪流域地形特征对土地利用/覆被空间格局的影响

以朱溪流域为研究区,2007年SPOT遥感影像和1∶1万地形图为数据源,采用3S技术为平台,提取土地利用/覆被类型图,生成高程、坡度和坡向三个地形因子,研究地形因子对土地利用/覆被空间格局的影响.结果表明:1)林地和耕地主要分布在海拔470 m以下,且面积比例随着海拔的增高而减小.草地主要分布在海拔270 m～370 m,其比例只有0.33%.园地、居民点及工矿用地、水域和未利用地少量分布在270 m～470 m.2)耕地在坡度0°～7°所占面积比例最大.随着坡度增大,林地的面积比例逐渐增加.草地面积比例仅在坡度0°～7°之间分布有0.65%.园地面积比例在7°～15°最大,其后随坡度增大而减小.居民点及工矿用地、水域和未利用地三者的面积比例均随坡度的增大而不断下降.3)耕地在平地上的面积比例最大,占70.46%.林地占东坡、南坡、西坡和北坡的面积比例都最大,均占60%以上.园地在东坡、南坡和西坡的面积比例较大.草地在平地、西坡和北坡的面积比例较为一致,在东坡、南坡均没有分布.     

基于混合DEM数据存储结构的三维地形可视化

为了解决三维地形可视化中的海量数据快速高精度渲染问题,基于创建三维地形所使用的两种主要数字高程模型TIN（Triangulated Irregular Network）和GRID,研究了模
型采样点的分布特征、各自优缺点以及存储数据结构,给出了构建混合DEM（Digital Elevation Models）模型的方法,详述了构建混合模型,计算地形复杂度的方法,混合模型的数据结构及三角网生成算法。通过实验说明了混合模型用于三维地形可视化的优势。