变分连续同化中优化步长的推导方法及数值试验

一个好的变分同化方法,必须考虑到预报模式具有误差,并对模式误差进行纠正.变分连续同化(VCA)通过在模式方程中引进一个修正项,连续地调整模式变量,从而达到以上目的.在变分连续同化的迭代过程中,优化步长的选取方法对于同化迭代是否收敛、收敛速度快慢与否都至关重要,文中推导了一种有效利用观测资料计算优化步长的新方法,并以大气运动方程中一维非线性平流波和二维惯性波为例,进行了四维变分资料同化数值试验.数值结果表明,VCA方法和计算优化步长的公式都是有效的.     

离岸深水全直桩码头承载性能有限元分析

全直桩码头是适于软土地基上离岸深水海域的新型高桩码头结构型式,其承载机理与传统高桩码头存在较大差异,且软土地基循环软化效应显著。建立全直桩码头结构与地基相互作用三维弹塑性有限元模型,基于二次开发采用拟静力法对土体循环软化效应进行模拟。通过有限元模型研究全直桩码头的承载特性与破坏模式,并探讨水平极限承载力的影响因素。研究表明水平荷载作用下,基桩的塑性破坏是结构失稳的控制因素,地基土体的承载力对结构水平极限承载力不起决定性作用;竖向荷载作用下,结构竖向极限承载力由地基土体强度决定。研究范围内入土深度对结构水平极限承载力影响不大,但桩壁厚度减小或考虑土体软化后,结构水平极限承载力明显降低。设计中,增加入土深度可有效减小土体软化引起的水平极限承载力降低程度,且应考虑结构腐蚀和土体软化对水平极限承载力的双重降低效应,为钢管桩预留足够的腐蚀富裕量。     

格型钢板桩结构有限元数值分析

以有限元软件ABAQUS作为分析平台,建立波浪荷载作用下格型钢板桩结构稳定性及应力分析的三维弹塑性有限元分析模型。格型钢板桩采用壳体单元模拟,在相邻板桩之间设置铰接连接器模拟板桩之间的相对转动;土体采用Mohr-Coulomb本构模型模拟,在格型钢板桩与其内、外土体之间设置接触面单元模拟它们之间的滑移、张裂和闭合。结合某实际工程,研究结构的破坏模式、失稳特性和应力分布特性,分析参数变化对结构稳定性和环向拉力的影响,并对格内土体的剪切变形进行分析,建议格型钢板桩锁口拉力的验算断面。结果表明,铰接连接器的设置对于结构稳定性影响不大,但对环向拉力有一定影响;格内土体的剪切变形主要发生在格体中轴处,符合太沙基法结论。     

软土地基条件下大型圆筒海岸结构稳定性计算方法

针对一工程发生破坏的实例,对软土地基条件下大型圆筒海岸结构的设计与计算方法进行了比较分析,并对波浪水流作用下软土特性参数的选取、泥面冲刷对结构稳定性的影响等进行了讨论。提出了反复荷载作用下软土的动力特性、水流作用下结构周围泥面的冲刷演变规律以及波浪作用下大型圆筒结构与软土的动力相互作用等,这都是软土地基条件下大型圆筒海岸结构工程应用亟待解决的关键问题。     

湖南杉木溪矿区雄黄矿体地质特征及找矿前景

通过对杉木溪矿区雄黄矿的成矿物质来源、微量元素在地层中的富集与成矿关系、控矿因素、矿体成因的综合分析与研究;结合其矿区地质特征、矿体地质特征,对杉木溪矿区雄黄矿体进行找矿前景分析,为在矿区深部探寻雄黄矿体提供找矿思路。     

中国区域地理、地形因子对降水分布影响的估算和分析

不同与以往基于最小二乘的多元线性回归方法,本文首次尝试将新型的第二代回归分析方法——偏最小二乘回归分析方法应用到中国区域的降水建模中．利用区域内394个气象观测站建站到2000年45年(及以上)的降水资料,建立了一个简单的年、季降水量和地理、地形因子(包括纬度、经度、地形高程、坡度、坡向和遮蔽度)的关系模型,估算了区域降水量中地理、地形的影响部分,并分析了这种影响的特征．结果表明,用此方法建立的模型能够解释70%以上的因变量的变异,相关系数基本都在0.84以上,经交叉有效性检验,模型的回归效果较显著．分析表明,在多元线性回归不适用的情况下,本文基于偏最小二乘法的简单模型能够比较准确地定性、定量地再现实际降水分布．     

循环荷载下软黏土不排水强度弱化分析的动力有限元ABAQUS实现EI北大核心CSCD

在波浪循环荷载作用下饱和软黏土地基出现孔隙水压力升高,并导致不排水强度弱化,严重影响防波堤的承载性能。考虑静偏应力影响,基于最大孔隙水压力发展模型和正常固结软黏土不排水强度公式,推导出软黏土不排水强度随循环荷载作用次数和应力水平变化的动态折减规律。结合软黏土不排水强度动态折减规律和M-C屈服准则,在有限元软件ABAQUS上实现软黏土不排水强度循环弱化分析的数值开发和动力运算过程。运用该动力有限元方法对天津港防波堤地基软黏土的动、静三轴试验进行数值模拟运算。结果表明,最大孔隙水压力发展曲线以及循环荷载作用后不排水强度的数值预测结果与动三轴试验结果吻合良好。另外,动力有限元方法(DFEM)能够表示土体强度在循环荷载作用下的具体弱化过程。     

Fully Coupled Fluid-Structure Interaction Model Based on Distributed Lagrange Multiplier/Fictitious Domain Method

This paper,with a finite element method,studies the interaction of a coupled incompressible fluid-rigid structure system with a free surface subjected to external wave excitations.With this fully coupled model,the rigid structure is taken as "fictitious" fluid with zero strain rate.Both fluid and structure are described by velocity and pressure.The whole domain,including fluid region and structure region,is modeled by the incompressible Navier-Stokes equations which are discretized with fixed Eulerian mesh.However,to keep the structure's rigid body shape and behavior,a rigid body constraint is enforced on the "fictitious" fluid domain by use of the Distributed Lagrange Multiplier/Fictitious Domain(DLM/FD) method which is originally introduced to solve particulate flow problems by Glowinski et al.For the verification of the model presented herein,a 2D numerical wave tank is established to simulate small amplitude wave propagations,and then numerical results are compared with analytical solutions.Finally,a 2D example of fluid-structure interaction under wave dynamic forces provides convincing evidences for the method excellent solution quality and fidelity.     

A Novel VOF-Type Volume-Tracking Method for Free-Surface Flows Based on Unstructured Triangular Mesh

A novel VOF-type volume-tracking method for two-dimensional free-surface flows based on the unstructured triangular mesh is presented. Owing to the inherent merit of the unstructured triangular mesh in fitting curved boundaries, this method can handle the free-surface problems with complex geometries accurately and directly, without introducing any complicated boundary treatment or artificial diffusion. The method solves the volume transport equation geometrically through the Modified Lagrangian-Eulerian Re-map （MLER） method, which is applied to advective fluid volumes. Moreover, the PLIC method is adopted to give a second-order reconstructed interface approximation. To validate this method, two advection tests were performed for the establishment of the accuracy and convergence rate of the solutions. Numerical results for these complex tests provide convincing evidence for the excellent solution quality and fidelity of the method.