新型高阶Boussinesq方程的一维数值模型及其实验验证

基于刘忠波等(2004)推导的新型高阶Boussinesq方程,建立了预报-校正差分格式的数值模型。为考察该数值模型的适用性,针对较大坡度的潜堤上的波浪传播变形进行了数值研究。将数值结果与实验结果进行比较,二者较为吻合,验证了本文的数值模型,同时也说明本方程可用于模拟较陡地形的波浪变形。     

岸坡植被水域椭圆余弦波传播模拟及分析

基于扩展型强非线性Boussinesq水波方程,通过在动量方程中引入植被应力项来考虑植被对波浪的作用,建立了近岸植被水域波浪传播运动的数值模型。将植被场中随机波浪传播的数值模拟结果与物理试验数据进行比较,吻合良好,并在对模型进行验证的基础上,模拟和分析了水平二维岸坡植被区域椭圆余弦波的传播变形。针对波浪爬坡,破碎,增减水以及波生流进行分析,结果表明,随着水深变浅,波高逐渐变大;当波高增大到临界点时破碎,植被区波高明显比无植被区衰减得更快;相比远离岸线的植被,破碎区植被对波高衰减更显著,而且不会出现二次破碎;与无植被区域相比,植被区域波相速度和波长较小,局部产生比较明显的折射效应;植被位于破碎区时,由于植被的耗能作用,近岸区域波浪增水显著减小;植被对近岸环流具有显著影响,植被边缘出现强近岸环流和大尺度旋涡;破碎区内分布的植被作用下离岸流分布均匀,流速较小,分布范围比较大;植被区域距离岸线越远,产生的涡旋尺度越大,植被末端的离岸流也越剧烈。     

浅水非线性长波演化的高精度模拟

波-波相互作用引起不同频率波浪之间的能量交换,在浅水非线性效应更为明显。波浪演化经历非稳态与稳态过程,为了精确模拟这一过程,要求水波模型具有足够高的线性与非线性精度。基于一组具有良好色散性和非线性的双层Boussinesq水波方程,在非交错网格下建立了数值模型,模型采用混合4阶Adams-Bashforth-Moulton格式的时间步进。为了模拟造波板运动产生的波浪,数值模型中选用了适合该模型的两点造波,并在首个周期内边界两点波浪乘以从0到1缓变的正弦函数。模型计算了水槽中非线性长波的演化过程,将固定点的波面位移、不同频率的波幅和物理模型试验结果进行了比较,二者与试验结果的吻合程度均较高。最后模拟了不同波幅下的波浪演化,分析了再现长度随波幅的变化。研究表明,波浪近似线性时再现长度与理论解析基本吻合,伴随波浪非线性增强,再现长度呈现非线性减少。     

二维高阶Boussinesq数值模型及其实验验证

基于近似到O(μ2)阶完全非线性的Boussinesq方程,在非交错网格下,建立了有限差分的波浪数学模型.针对该数学模型,利用混合四阶Adams-Bashforth-Moulton预报-校正格式对该方程进行了数值求解.计算了几组地形下的波浪传播变形,数值计算结果与实验结果吻合较好,验证了该波浪数值模型.同时给出了弱非线性方程数值模型的计算结果,讨论了非线性的影响.     

AZ31镁合金高温本构方程

分析并建立了具有动态再结晶型金属的本构方程模型,用Gleeble-1500D热/力模拟仪对AZ31镁合金进行圆柱体单向热压缩试验,并根据实验结果分析计算了本构方程模型中的各参数,获得了完整的AZ31镁合金高温本构方程。用本构方程计算了实验条件下的流变应力,计算值与实验值能较好地吻合,误差在8%以内。可为制订AZ31镁合金的热加工工艺提供理论与数据。     

矿化垃圾固定床吸附过程和穿透曲线预测

以轴向扩散模型和恒定图式假设为基础,推导出了适用于预测固定床穿透曲线的积分模型.通过动态循环法对苯酚和对氯苯酚在矿化垃圾中的吸附行为进行了研究,采用Freundlich等温吸附方程描述穿透曲线,并得到了便于应用的代数模型.通过不同条件下固定床实验来确认模型,结果证实模型可以很好地描述穿透曲线.同时讨论了操作参数和矿化垃圾特性对穿透曲线的影响,结果表明,较低的进料浓度和进科流量以及内扩散和轴向扩散的影响都会造成实际穿透曲线与预测穿透曲线之间的偏差.     

风浪扰动下的太湖悬浮物实验与模拟

采用太湖湖区底泥,根据波浪水槽实验总结了各种扰动强度下太湖底泥的起动切应力.波浪水槽可以系统地模拟太湖常见的波浪强度.通过实验确定了太湖底泥的临界切应力为0.050 Pa,采用国外先进的FVCOM模型计算模拟了太湖流场和悬浮物分布并和太湖实测资料进行了对比,结果较为合理,证明了模型的有效性.由于目前太湖的野外监测资料存在较明显的时空不一致性.模型参数率定的精度受到了较大影响,太湖悬浮物与太湖底泥的内源释放以及水体的透明度有较大关系,因此通过室内实验研究太湖的悬浮物规律对太湖的富营养化治理具有重要意义.     

大气波导传播的抛物方程模型研究综述

讨论了大气波导传播模型,对其中的抛物方程模型研究状况进行了综述.说明了抛物方程模型研究的历史,归纳了地表面分别为理想导体、阻抗、粗糙海面或不规则地形边界条件时,抛物方程方法的原理及其算法,最后指出抛物方程模型的研究进展和存在的问题.     

公众态度和机构监督对大气污染的影响

虽然以往对于环境库兹涅兹曲线（EKC）的研究中考虑了正式制度因素如政府机构监督,但是较少考虑非正式制度因素.本文重点检验两种制度情境的影响,微观层面的环境态度形成的非正式制度以及宏观层面的环保机构监督形成的正式制度对大气污染排放量的影响.基于CGSS2010-2013和2015年的数据库,从中提取出体现环境态度的问题,将其赋值指标化后,作为制度情境纳入环境方程.经过公开数据的收集,得到我国26个省份2010-2014年5年的面板数据.通过固定效应和随机效应模型,发现机构监督与人均GDP的交互项对氮氧化物、烟（粉）尘、二氧化硫排放都有影响,但是公众态度与人均GDP的交互项只对烟（粉）尘排放有影响,从而对不同制度情境下的环境库兹涅兹曲线进行了探索.     

阳江近海海域波浪特征分析

在阳江近海海域布置测站进行波浪现场观测,对采集到的2016年6月至2017年5月的实测波浪数据进行特性分析研究。结果表明,周年观测期间,观测海域波浪1/10大波波高平均值和最大值分别为1.18 m和6.54 m,有效波高平均值和最大值分别为0.94 m和5.31 m,平均周期为4.3 s,最大一次波浪过程发生在台风“莎莉嘉”过境期间;波浪以轻浪为主,各月均有中、大浪发生;常浪向和强浪向均为ESE向;特征波高之间、特征周期之间、特征波高和特征周期之间存在一定的转换关系。     

潮汐河口区河汊与干流之间污染物输移过程模拟方法研究

利用一维圣维南水动力方程和二维浅水潮波方程模拟潮汐河口区河汊与干流之间水流衔接冲天 此基础上利用正交曲线坐标系下和直角坐标系下的二维对流扩散方程，并结合拉格郎日水团追踪法，模拟污染物在潮汐河口区河汊与干流之间的输移街接过程。最后论述此方法在珠江口虎门某工厂排污的预测中的应用。     

采用薄膜模型模拟三维板料成形过程

此文基于有限变形理论建立了三维金属板料成形过程的弹塑性有限元数学模型。数学模型采用物质坐标系中的Total Lagrange描述、J_2型本构方程、等向强化假设,考虑了板料的厚向异性,对于金属板料与模具的摩擦采用近似的库仑摩擦定律以改善计算的收敛性。为简化计算采用薄膜单元。采用根据此模型编制的程序模拟了机油收集器基本件的成形过程,并与实验结果进行了对比。     

可压缩流动脉动压力数值模拟求解器HFS研究

目的发展模拟可压缩流动的高精度流场求解器(HFS),用于研究高马赫数钝体绕流的表面压力脉动。方法基于一般曲线坐标系下的可压缩Navier-Stokes方程,采用具有激波捕捉能力的高阶有限差分法WCNS-E进行离散。基于大规模并行计算对高马赫数钝锥绕流进行直接数值模拟(DNS),获得高精度的流场数据。结果 Blast wave测试结果表明,采用不同的WCNS格式的模拟结果与参考解吻合良好。采用HFS模拟来流冲击NACA0012翼型表面的计算结果与NASA的OVERFLOW程序的计算结果以及实验结果均符合良好。结论典型的测试算例表明,HFS能稳定且准确地捕捉强间断,对于复杂几何构型流场也能准确计算。采用HFS研究了钝锥绕流,捕获了钝锥边界层的层流、转捩和完全发展湍流等流动现象,获得了壁面脉动压力的时空分布。     

小洋口附近污染物的扩散输运计算

应用水动力数学模型对江苏省如东县小洋口附近海域水质因子COD进行扩散场的模拟.模型采用正交曲线网格对整个计算区域进行剖分,对大、小潮情况下的流速、潮位及扩散场进行了研究,并利用排放口附近的现场实测水文资料进行验证.结果表明:水动力模拟结果与实测资料吻合较好.在大、小潮时各个阶段中,流速与流向对COD的迁移扩散起着决定作用,且小潮落憩时刻污水的影响范围最大.     

汕头港污染扩散计算研究

广东汕头高新技术产业园区西区向汕头牛田洋排放污水,为科学评价污水排放的影响,需进行污染扩散计算.根据牛田洋肚大口小的地形特点和排污方案论证计算的需要,本模型采用正交曲线网格,网格既能贴牛田洋弯曲边界,又能克服计算域网格疏密悬殊的问题.该污染扩散模型,通过验证计算,最大潮位误差0.06m,潮位、流速过程与实测基本一致,模型采用的糙率对牛田洋是适宜的,建立的污染扩散数学模型较真实地模拟了牛田洋附近水域的水流情况和污染扩散仿规律.     

可膨胀石墨瞬时膨化模型及理论计算

根据基础爆轰波模型,结合燃爆剂和可膨胀石墨混合物的反应特点,提出了较为可行的可膨胀石墨瞬时膨化模型,并利用能量守恒定律、气体等熵膨胀方程、燃爆和膨化反应方程,对膨化完成后产物的热力学参数进行理论求解,为研究膨胀石墨扩散奠定了基础.     

Numerical model of flow and pollutant transportation in non-orthogonal curvilinear coordinates

The planar 2D k-ε double equations‘ turbulence model was adopted and transformed into non-orthogonal curvilinear coordinates. The concentration convection-diffusion was introduced to planar 2D SIMPLEC algorithm of flow in non-orthogonal curvilinear coordinates. The numerical model of pollutant transportation in non-orthogonal curvilinear coordinates was constructed. The model was applied to simulate the flow and pollutant concentration fields. In the testing concentration field, two optimal operations of contamination discharging both along bank and in the centerline at the first bend of the meandering channel were adopted. Comparison with available data showed the model developed was successful, was valuable to engineering application.     

大气波导传播模型及特性分析

介绍了波导传播条件以及目前用于计算波导传播特性的2种模型——抛物方程模型和射线追踪技术。利用抛物方程模型计算了波导环境下,电磁波在不同的发射频率、不同位置处的传播损耗,利用射线追踪技术模拟了射线在波导中的传播轨迹和时延特性。结合不同的计算结果,综合分析了大气波导传播特性对通信系统的影响。     

炸药驱动式爆炸管的载荷计算

目的 建立管道内冲击波参数工程预示方法,指导炸药驱动式爆炸管载荷设计和试验调试.方法 建立炸药爆炸的多介质流动数值模型,研究圆形管道内冲击波的传播规律,给出冲击波参数与炸药量、传播距离之间的变化关系,基于已有的坑道内冲击波超压预示公式,建立表征模型.结果 冲击波在管道中经过一定距离的传播后,会逐渐形成平面冲击波.随着传播距离的增加,平面冲击波的超压峰值逐渐降低,正压持续时间逐渐增大.增大炸药量可以在相同距离下获得更高超压峰值的平面冲击波,已有坑道冲击波超压预示公式同样适用于圆形管道.结论 该冲击波参数预示模型可应用于爆炸激波管载荷设计和试验调试.