Coupling a 3D patch model and a rockfall module to assess rockfall protection in mountain forests

Many forests in the Alps are acknowledged for protecting objects, such as (rail) roads, against rockfall. However, there is a lack of knowledge on efficient silvicultural strategies and interventions to maintain these forests at optimal protection level. Therefore, assessment tools are required that quantify the rockfall protection effect of forest stands over time, and thereby provide the ability to evaluate the necessity and effect of management interventions. This paper introduces such a tool that consists of a 3D rockfall module embedded in the patch based forest simulator PICUS. The latter is extended for this study with a new regeneration module. In a series of experiments the new combined simulation tool is evaluated with regard to parameter sensitivity, model intercomparison experiments with recently proposed algorithms from the literature, and the ability to respond realistically to different management regimes in rockfall protection forests. Results confirm the potential of the new tool for realistic simulation of rockfall activity in heterogeneous mountain forests, but point at the urgent need to improve the knowledge base on the interaction of understory and rockfall activity. Further work will focus on model validation against empirical rockfall data, and include reduced tree vitality due to damage from boulder collisions as well as the explicit consideration of downed dead wood.     

迎接地震观测技术的新变革

回顾了地震观测技术发展的三个阶段及其特点。简要总结了随着这几个阶段的技术进步南京基准地震台观测技术的重要变革 ,并从记录地震事件数量、大地震速报作用和推动某些研究的深入等方面评估了由于这些技术进步所带来的地震台效能的提高。对目前地震观测技术从模拟观测向数字观测的转折时期 ,地震台如何尽快过渡 ,充分发挥效能提出了初步对策。     

地铁区间隧道竖井送风有效风量研究

为得到地铁区间隧道竖井送风有效风量的无量纲计算模型,通过推导地铁区间隧道竖井送风有效风量的无量纲公式,并采用数值模拟方法明确竖井送风有效风量与火源功率、火源距离、阻塞比和竖井送风量之间的量化关系.结果表明:火源功率、火源距离与竖井送风有效风量之间不存在函数关系;阻塞比对竖井送风有效风量影响显著,随着阻塞比的增大,有效风...     

HAN基ECSP凝胶模型的构建与分子动力学模拟

目的 从微观分子的角度对硝酸羟胺(HAN)基电控固体推进剂(Electrically Controlled Solid Propellants,ECSP)的性能参数进行模拟与计算。方法 利用分子表面静电势(ESP)对HAN分子2种可能的构型进行优化和稳定性分析。通过真空非周期性分子动力学模拟得到聚乙烯醇(PVA)分子稳定构型,并以HAN基ECSP的主要成分按一定比例构建凝胶模型。基于RESP(Restrained Electrostatic Potential)电荷生成更准确的凝胶模型拓扑文件,并进行凝胶模型的分子动力学模拟、模型稳定分析以及模型参数计算。结果 凝胶模型总能量相对平均值的周期性波动不超过7%。由于三维PVA链的包裹,H2O分子的扩散系数被大幅削弱。氢键分析和径向分布函数表明氢键键长主要分布在0.282 6 nm附近,PVA与H2O间的氢键较少,H2O与HAN、H2O与H2O之间的氢键较多。模型密度为1.405 g/cm³,与实验值吻合度高。在283、293、303 K下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量依次降低,剪切模量先增后减。在15 K/600 ps冷却速率下,HAN基ECSP凝胶模型的拉伸模量和剪切模量均增大。结论 ECSP制备结束后,冷却过程中的环境温度不宜过高,否则容易造成ECSP力学性能的快速下降,快速冷却可以提高ECSP的力学性能。     

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。     

汽车零部件金属卤素灯阳光模拟试验与户外自然曝晒的相关性研究

目的 探究汽车零部件金属卤素灯阳光模拟加速试验与户外自然曝晒的关系。方法 使用3种典型高分子透明材料分别进行阳光模拟加速试验、AIMBOX/Arizona户外曝晒和Florida户外曝晒,基于试验后样品的黄变值,比较阳光模拟试验与户外曝晒的相关性,并对阳光模拟试验与户外曝晒的加速性进行探讨。结果 阳光模拟（IP/DP箱）加速试验与AIM BOX/Arizona户外曝晒高度相关,综合加速倍率约是AIM BOX/Arizona户外曝晒的3倍。阳光模拟（IP/DP箱外）加速试验与Florida户外曝晒高度相关,综合加速倍率是Florida户外曝晒的7倍。结论 基于3种典型材料研究可知,汽车零部件阳光模拟加速试验与典型户外自然曝晒具有一定相关性。     

舰船环境适应性设计方法探索与实践

探索舰船环境适应性的设计方法,以提高舰船在各种复杂环境下的适应能力。分析了舰船环境适应性设计中面临的若干问题和改进提高方向,参考借鉴国内外航空航天、电子等行业成功经验,提出了指导舰船环境适应性设计的主要设计原则和工作内容。围绕改善环境条件、加强耐环境能力设计这2个方面,提出了3种环境适应性设计方法,包括基于规范的设计方法、基于环境仿真的设计方法、基于预使用验证的设计方法。根据舰船风浪环境适应性设计的特点和要求,选择采用环境仿真和模型试验技术开展了应用研究。基于分析结果,提出了增加水线面系数、调整浮心、优化线型等多项改进措施建议。采用环境仿真和模型试验相结合的方式,可有效支撑舰船风浪环境适应性设计和评估,这一方法具有较高的工程推广应用价值。另外,未来应加大环境仿真技术的研究和应用力度,尝试开展多因素综合环境仿真,以进一步提高舰船的环境适应性。     

铝合金微电偶腐蚀机理与数值模拟研究进展

综述了铝合金微电偶腐蚀在机理研究和数值模拟两方面的研究进展,针对独立微电偶的腐蚀机理表征、多元微电偶空间随机分布相互作用规律、结构/载荷因素与铝合金微电偶腐蚀驱动力间的竞争机制等3个方面进行了展望,期望为铝合金微电偶腐蚀研究提供方向参考。     

生物膜填料塔净化有机废气研究

为在国内开展生物化学法净化低浓度有机废气的研究工作,采用国内现有微生物菌种挂膜接种的生物膜填料塔净化低浓度甲苯废气,结果表明,在入口气体甲苯浓度0.183～1.803mg/L及气体流量86.4～190.8L/h（停留时间6.2～13.6s）的实验范围内,增加入口气体甲苯浓度和气体流量,可使甲苯的生化去除量增大,每升体积的生物膜填料对甲苯的生化去除量最大可达157.13mg/h。由实验结果推断,生物膜填料塔对废气中甲苯的净化去除过程属于传质控制过程。对比结果表明,本研究建立的动力学模式对实际过程有很好的适用性,计算值与实验值之间的相关系数R＝0.98。     

基于嵌套模型的地下水侧向径流边界刻画方法研究——以湖北碾盘山冲积平原地下水数值模拟为例

侧向径流边界的刻画方法是地下水数值模拟中的关键问题。以湖北碾盘山汉江水利水电枢纽工程为例,基于有限单元法和嵌套模型的水量转换方法,分别建立包括完整水文地质单元的区域模型和仅包含汉水Ⅰ级阶地的平原区模型;通过区域模型的分区水均衡运算,计算平原区侧向径流边界的径流量,并以区域模型水均衡为框架,分别采用二类流量边界和一类水头边界刻画侧向径流边界,建立了平原区模型;深入分析区域模型和平原区模型间参数和水量的转换关系,并对比了两类边界条件刻画方法的优缺点和适用条件。结果表明:采用嵌套模型能够得到较为准确的地下水侧向径流量;在平原区模型中采用二类流量边界刻画侧向径流边界有利于提高平原区模型的精度和稳定性;边界条件除具有双重含义外还具有双重特征,在模型建立过程中应充分认识边界条件的位置特征和数量特征,并合理概化。