海啸预警系统及我国海啸减灾任务

2004年12月26日印度洋海啸引发了新一轮海啸预警系统的研究。简述了地震海啸预警的原理，分析了海啸数值模拟的一些基本方法，综述了目前世界上多个国家海啸预警系统的建设情况，通过对我国海啸灾害研究现状的分析，明确了我国当前海啸防灾减灾工作的主要任务。     

有风情况池火灾热辐射下的最小安全距离

防火间距是石油化工企业平面设计中的一个重要参数,开放环境下的火灾热辐射受大气稳定程度的影响.本文从计算流体力学角度出发,应用CFD(Computationsl Fluid Dynamics)软件Fluent,基于SCI爆炸火灾工程试验"Pool Fire A"的大气条件,对"有风情况下,直径为10 m的苯液池火灾"进行数值模拟,得出非绝热条件下,苯燃烧的峰温以及产物组分、池火灾对周围环境热辐射的空间分布.温度最高点在对称面y=0上,最高温度为1 478 K、火焰倾斜角度为32°(与竖直方向的夹角)、火焰高10.2 m.对于锰钢材料、内径为10 m苯储罐,2～3级风力情况下,相邻两储罐间最小安全距离在上风向为20 m,下风向为27 m.最后对模拟结果进行了分析.     

截齿截割煤体变形破坏过程数值模拟研究

采用应变软化的模型,使用连续介质快速拉格朗日分析法(FLAC,FastLagrangianAnaly-sisofContinue)进行数值模拟计算;研究截齿截割作用下煤体变形破坏过程;分析各种工况下不同参数对煤体塑性区、最大位移、最大主应力、最大剪应力的影响。研究表明:截割力与塑性区大小成正比,位移、剪应力、主应力随截割力增大而增大;截深与塑性区大小成反比;截割角度与塑性区面积关系密切,试验用煤体最佳截割角度为5°左右;截割速度增加,塑性区面积减小;通过分析截割动态过程,得到位移矢量图及剪应变等值线图,发现截割过程中煤体的破坏是拉、剪联合作用的结果,以剪破坏为主。     

抽出式通风煤巷掘进过程中粉尘浓度分布规律的数值模拟

根据气固两相流理论，针对矿井掘进工作面的特点，采用计算流体力学的离散相模型（DPM）对掘进工作面通风过程中粉尘浓度进行数值模拟，总结抽出式通风掘进巷道中粉尘浓度的沿程分布及变化规律。     

池火灾热辐射的数值研究

通过列举储罐火灾事故,提出对池火灾进行研究的重要性。介绍目前池火灾国内外的研究现状及发展情况,描述池火灾燃烧特征和模型。应用化学流体力学基本定律,建立了描述池火灾过程的基本控制方程组,并根据适当的条件选择辐射模型。建立物理模型,做出合理假设,确定初始和边界条件,对池火灾热辐射过程进行数值模拟,得出火焰周围入射热流密度分布图,计算出相邻两罐之间的最小安全距离,应用于工程实际中,给防火间距的制定提供理论依据,计算结果定性合理。     

Shapiro台风风场模型及其数值模拟

我国东南沿海是世界上台风最集中的地区之一,也是我国经济最发达和财富最集中的地区,台风引起的灾害损失巨大.数值模拟方法是目前进行台风危险性分析和估算极值风速普遍采用的方法,已有较多风场模型应用于台风区的极值风速估算,Shapiro风场模型是其中之一.首先介绍了Shapiro台风风场模型,然后采用有限差分法求解描述该风场模型的非线性偏微分方程组,利用两个实测台风的风速记录对该模型进行了验证,对该风场模型在我国东南沿海地区的应用做了初步尝试.     

基于数值模式的环境空气质量预报影响因素和改进方法

数值预报是各地开展环境空气质量业务预报的主流预报方法之一。模式预报产品、基础输入资料、外部技术支持、主客观预报偏差和预报命中概率等诸多因素均会不同程度地影响数值模式预报效果,研究探讨了上述因素对数值模式预报效果的影响及其针对性的改进方法,以期降低预报偏差,改善业务预报整体效果,为各地提高业务预报质量提供方法思路和技术参考。     

不锈钢板式热沉传热特性的实验与模拟研究

目的 研究流量、胀高及焊点排布方式对不锈钢板式热沉传热特性的影响。方法 搭建实验平台,加工出结构参数不同的板式热沉实验件,同时采用静力隐式算法建立相应的几何模型,通过实验与数值模拟相结合的方法,研究流量、胀高和焊点排布方式的变化对板式热沉热阻的影响规律,并分析热沉流道内部流场状态。结果 首先计算了6个工况下的热阻,发现实际换热量为540 W时,数值模拟与实验结果的最大相对误差不大于25%。然后分析了误差来源,最后得到了热沉全流道速度场与温度场的分布情况。结论 实验与模拟结果有较好的符合程度,证明了数值模拟方法的可靠性。在换热量相同时,板式热沉的热阻随流量与胀高的增大而减小,焊点为菱形排布的热沉传热性能相对更好。板式热沉内部的流场具有周期性,焊点使流体扰动增强,并形成射流和旋涡,起到了强化传热的效果。     

江河水质监测断面优化布设方法

江河水质监测断面应掌控水质的时空变化规律.数理统计分析方法可以发现一条河流上现有水质监测断面是否存在功能相似的邻近断面,水环境数值模拟方法可以近似地展现一条河流任意位置的水质情况,二者结合即可解决缺乏实测数据的河流水质监测断面优化布设问题.以我国某条大河为研究实例,运用物元分析法、模糊聚类分析法以及一维水环境数值模型结合物元分析法研究其水质断面优化问题.研究发现该河现有15个监测断面需要去除2个,同时需要增设2个新的水质监测断面.通过实地调查,该优化方法很好地解决了河流水质监测断面的合理布设问题.     

横向流中曝气气泡生成动力学及模拟研究

采用水平集方法和变物性的单一流体运动方程,结合显式时间步进的ICE数值算法,三维模拟了推流式曝气池内气泡的生成过程.重点研究了横向水流对曝气气泡生成动力学的影响.模拟的气泡形状演变过程与国外学者的可视化实验符合较好.模拟结果显示,与在静止水流中气泡的生成相比,曝气池内水横向流动对气泡的生成过程有重要的影响.由于受到水流施加的横向曳力作用,气泡逐渐倾斜向下游生长;气泡生成的时间明显缩短;生成气泡的体积也显著地减小.