Representing the Connectivity of Upland Areas to Floodplains and Streams in SWAT+

In recent years, watershed modelers have put increasing emphasis on capturing the interaction of landscape hydrologic processes instead of focusing on streamflow at the watershed outlet alone. Understanding the hydrologic connectivity between landscape elements is important to explain the hydrologic response of a watershed to rainfall events. The Soil and Water Assessment Tool+ (SWAT+) is a new version of SWAT with improved runoff routing capabilities. Subbasins may be divided into landscape units (LSUs), e.g., upland areas and floodplains, and flow can be routed between these LSUs. We ran three scenarios representing different extents of connectivity between uplands, floodplains, and streams. In the first and second scenarios, the ratio of channelized flow from the upland to the stream and sheet flow from the upland to the floodplain was 70/30 and 30/70, respectively, for all upland/floodplain pairs. In the third scenario, the ratio was calculated for each upland/floodplain pair based on the upland/floodplain area ratio. Results indicate differences in streamflow were small, but the relative importance of flow components and upland areas and floodplains as sources of surface runoff changed. Also, the soil moisture in the floodplains was impacted. The third scenario was found to provide more realistic results than the other two. A realistic representation of connectivity in watershed models has important implications for the identification of pollution sources and sinks.     

人为热对广州高温天气影响的数值模拟个例分析

基于广州市2009,2000和1990年工业、交通、生活能源统计数据,通过能源清单法估算出广州市对应年份的人为热排放量,再通过在WRF模式中引入2009,2000和1990年的下垫面数据和人为热排放方案,对2005,2012和2017年广州市的3次持续高温过程进行模拟,从而评估不同年代人为热排放水平对广州市极端高温天气的影响.结果表明,模拟的2m气温较为准确,能合理模拟出城市地区的热岛效应,但对极端高温的模拟略有偏低,而引入人为热有助于改善模拟结果.在case2012中,2009,2000和1990年3种人为热排放水平使广州城市下垫面的平均气温分别上升0.53,0.44和0.13℃,热岛强度增强0.43,0.38和0.13℃.3个模拟个例的结果均表明,日间的人为热排放比夜间大,但夜间气温及热岛强度的变化比日间要明显.     

多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验箱研制

目的研制一种多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验箱,主要用于高原地区使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性评价。方法通过高原气候特征分析、工艺验证和文献分析,进行设计、制造、试验谱设计和试验验证等工作。结果解决了光照和高低温低气压环境条件的同时施加问题,形成同时施加光照、气压、温度、湿度和风速五因素的高原高寒气候环境模拟加速试验箱。设计了一套高原高寒气候环境模拟加速试验谱,实现了高原高寒气候环境的多因素综合模拟和加速。结论试验箱各项技术指标达到设计要求。塑料样品的拉伸强度和冲击韧性性能、有机涂层的色差和光泽变化指标,与拉萨站试验结果进行对比,具有良好相关性和加速性。本试验箱可用于高原地区使用的工艺、材料和零部件的快速筛选和环境适应性快速评价。     

高温高压高含CO2环境下两种氟橡胶密封可靠性评价

目的 研究两种氟橡胶O型圈在总压为25 MPa,CO2体积分数为5%,温度为120 ℃,液相介质Cl^?质量浓度为7000 mg/L的高温高压高含CO2工况下的密封可靠性。方法 通过高温高压釜模拟井下实际工况,采用自研橡胶O型圈密封装置实现试样的承压状态,以物理性能、腐蚀形貌和抗渗透性能为考察指标,对两种氟橡胶O型圈的耐蚀性能和密封性能进行测试评价。结果 氟硅橡胶O型圈在承压状态下腐蚀后,拉伸强度由18.1 MPa下降为13.4 MPa,拉断伸长率由172.8%下降为151.9%。AFLAS橡胶O型圈在承压状态下腐蚀后,拉伸强度由21 MPa下降为14.6 MPa,拉断伸长率由277%下降为212.3%,硬度从84HA下降为75.5HA,表面破损严重。两种橡胶O型圈抗渗透性能随压差增大、温度上升而减弱。结论 承压状态下,两种橡胶O型圈性能衰减程度低于自由状态,氟硅橡胶O型圈在承压状态下表现出更好的密封可靠性。     

旋翼结冰对直升机悬停性能影响的数值分析

目的 研究旋翼结冰对直升机悬停性能的影响。方法 选取具有充分试验数据的UH-1H直升机为算例,采用Fluent计算旋翼流场,将收敛后的流场文件导入Fensap-ICE中进行水滴撞击和结冰计算,得到结冰后的旋翼外形后,再采用Fluent计算旋翼流场,从而分析旋翼结冰对直升机悬停性能的影响。结果 通过改变结冰条件,分析了不同结冰条件对直升机悬停效率的影响,表明旋翼结冰会显著降低直升机的悬停效率,且随着结冰时间、水滴平均直径(MVD)和液态水含量(LWC)的增大,直升机的悬停效率逐渐降低。结论 不同结冰条件对直升机悬停效率下降趋势的影响不同,随着结冰时间的增大,悬停效率基本呈线性下降,而随着MVD和LWC的增大,悬停效率的下降趋势逐渐变缓,下降幅度逐渐减小。     

复合材料尾翼前缘结构抗鸟撞仿真及试验验证研究

目的 依据适航条款25.631的要求,对飞机复材尾翼前缘结构抗鸟撞能力进行仿真分析及试验验证。方法 根据复材鸟撞仿真计算的需要,建立了获取复材动态力学性能参数的试验矩阵,开展了复材动态力学性能测试及本构模型参数标定。应用标定后的复材本构模型参数,对尾翼前缘结构的抗鸟撞能力进行了仿真分析,同时开展了试验验证。结果 试验结果与仿真结果良好的一致性,表明建立的鸟撞数值仿真模型能够较合理地预计尾翼前缘结构的损伤。结论 建立的试验证矩阵和经试验验证过的复材鸟撞仿真分析方法对飞机结构抗鸟撞设计具有一定的指导作用。     

某电子方舱舱内热环境的模拟研究

目的以某电子方舱为研究对象,分析在现有结构条件下,空调所提供的冷量能否满足舱内电子设备正常工作要求和人员舒适要求。方法分析和研究舱内的传热问题,采用FLUENT软件,并结合κ-ε两方程紊流模型与SIMPLE算法对方舱内的热环境进行三维数值模拟。结果在保证空调送风温度和速度不变的前提下,送风角度分别为30°和0°时,都能基本保证电子设备正常工作要求和舒适性要求。当送风角度为30°时,方舱降温效果较好。结论通过分析得到方舱制冷系统设计的不足之处,并提出了改进制冷系统冷气通路的方法,对今后方舱的制冷系统设计改进具有指导意义。     

地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

藻类光竞争模型构建及水体紊动对竞争的影响

光是藻类进行光合作用的重要能量来源,决定藻类的初始生产力,当多种浮游藻类共同生存时,会一起竞争光强.光竞争能力强的浮游藻类浓度增加,光竞争能力较弱的则减少,从而完成水体中浮游藻类优势藻的替代.本文通过在以往建立的单藻模型的基础上,耦合入竞争模型,构建两种（多种）浮游藻类光竞争模型,尝试通过数值模拟,研究不同水体紊动中竞争藻属分别取得竞争优势的机理.模拟结果表明：稳态水体中,竞争藻属的自身垂向迁移决定藻浓度的垂向分布,具有浮力调节能力的微囊藻属占据上层水体优势地位,并取得竞争优势;动态水体中,竞争藻属垂向分布均较为均匀,生长速率决定藻的竞争优势,小球藻属生长速率快,最终易取得竞争优势.此外,考虑浮游藻属的动态自遮蔽,会加速稳态水体中微囊藻属取得竞争优势,并限制动态水体中小球藻属的无限制生长,使得模拟结果更加符合实际情况.     

火焰撞击受限顶棚条件下顶棚最高温度数值模拟研究

顶棚下方最高温度是隧道火灾发展蔓延时的重要参数。针对火焰撞击顶棚并受到顶棚侧墙限制的强羽流驱动的顶棚射流,利用FDS模拟了18种缩尺寸隧道火灾工况,研究了顶棚下方最高温度随着火源功率、火源与顶棚距离的变化规律。结果表明:火焰撞击区域附近顶棚下方温度随着火源功率的增大而降低,随火源与顶棚距离的增大而升高;相反,在远离火源区域顶棚下方的温度随火源功率增大而升高,随火源与顶棚距离增大而降低;同时,通过分析隧道中心面上顶棚下方温度分布规律,提出了火焰撞击受限顶棚时顶棚下方最高温升的预测模型,研究结果能为实际的隧道消防提供一些参考。