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.     

人工海滩研究进展

海滩是激浪作用下泥沙在激浪带的堆积,是海岸带最活跃的地貌单元。近年来,由于世纪性的海平面上升,侵蚀型海滩范围扩大,侵蚀加重,海滩宽度变窄、坡度变陡和滩面物质粗化等问题日益严重,引起了广泛关注,亦成为海岸工程研究的热点课题之一。几十年的工程实践表明,海滩喂养与人工海滩是当前防护海滩侵蚀最有效的措施,并已为欧、美、日等国广泛应用。利用海岸地貌学原理方法,借鉴模拟环境条件类似的周边自然海滩的形成和演变规律,合理的设计海滩物质的颗粒大小和组成,海滩的坡度、高度、宽度以及填砂范围等关键参数,能够有效地使人工海滩更快的达到平衡状态并维持其稳定。在海滩的娱乐休闲功能在国际范围内日益受到重视的今天,这一方法在海岸工程应用上具有重要的现实意义。     

江苏王港潮滩重金属Pb、Zn和Cu的累积规律

对15年来江苏王港潮滩重金属Pb、Zn和Cu积累规律研究表明,王港潮滩WG05点位现代平均沉积速率为4.13 cm/a。王港潮间带重金属垂直方向的含量具有趋同性,从表层向下逐步降低,具有明显的表聚和亚表聚特征,王港潮滩Fe与Li的相关系数非常显著,超过了0.90,这些潮滩重金属来自岩石风化的可能性较大;Pb、Cu、Al则与铁元素呈负相关,表明王港潮滩沉积物中的重金属Pb、Cu的含量受人为因素的影响较大。归一化后,Cu、Zn的归一化值在15年内相当稳定,其中Cu的波动范围在0.4~2之间,Zn在1.5~2.6之间狭小的范围内波动;这说明王港潮滩的Cu、Zn积累主要来自于地壳风化,受物源和沉积环境等自然因素控制较大,受人类活动影响较小。而Pb归一化以后在4个柱状样中都表现出随时间的变化发生了较大的波动。Pb、Cu为该区域的主要污染因子。     

海南岛三亚湾现代沉积环境

海南岛三亚湾海滩沉积物主要以中细砂为主,中值粒径在2.0~2.5Φ之间,为细砂质,少量样品在1.0~2.0Φ之间,属中砂质,适合于海滩旅游。近岸海底沉积物总体分布较细,为砂-粉砂-黏土的组合,仅仅在海湾西侧靠近岬角处,以中粗砂为主。近岸海底沉积物是低海平面时古河道的堆积物,能够为现代海滩提供很好的砂源,为确保海滩的稳定性提供了物质前提条件。但是,由于近20年的海岸开发,海滩东部受到人类开发活动的深刻影响,人为排放的有机物污染使海滩部分出现泥化和变黑,而且,由于人为的违规建筑物紧逼高潮线和大潮高潮线,破坏海滩的整体形态,改变海岸的动力条件,进而破坏了海滩旅游资源。     

粗骨料对混凝土界面过渡区氯离子扩散性能影响

通过室内干湿循环条件下混凝土中氯离子扩散试验,实测得到6种不同粗骨料体积分数的混凝土试件在不同时刻、不同深度处的氯离子浓度。经回归分析得到了不同粗骨料体积分数下混凝土的氯离子整体扩散系数,其值随粗骨料体积分数的增加而减小。同时,探讨了粗骨料的稀释、曲折和界面过渡区效应对混凝土中氯离子扩散的影响。在此基础上,同时考虑粗骨料体积分数Vf和界面过渡区厚度h的影响系数α(Vf,h),建立混凝土界面过渡区氯离子扩散系数模型,界面过渡区氯离子扩散系数随粗骨料体积分数的增大呈近乎线性地减小,随界面过渡区厚度的增大先显著减小而后逐渐趋于平稳。最后,将建立的界面过渡区氯离子扩散系数模型应用于混凝土中氯离子扩散的三维细观数模中。结果表明:细观数模计算结果与物理试验实测数据在变化趋势和数值大小上均能够吻合,可验证界面过渡区氯离子扩散系数模型的正确性与合理性。     

Ｄ气田群黄流组一段 ＣＯ２ 对储层质量的影响

综合利用气体组分分析、铸体薄片分析、孔隙定量分析及常规物性分析等手段，对 ＣＯ２－地层水－砂岩的反应机理进行了研究。结果表明:早期 ＣＯ２ 溶于水形成碳酸，使得骨架颗粒及早期胶结物溶解形成大量的孔隙，晚期过量的 Ｈ＋ 消耗使得溶液呈碱性，下伏热流体所携带的 ＨＣＯ－３ 和 ＣＯ２ 水解形成的 ＨＣＯ－３ 与早期地层中的 Ｍｇ２＋ 、Ｆｅ２＋ 化合形成碳酸盐胶结物，以铁白云石为典型代表，在碱性环境下进行沉淀堆积，堵塞孔隙及喉道，综合早期建设性成岩作用及晚期破环性成岩作用，最终降低了储层质量，尤其在 ＣＯ２ 体积分数大于１０％时表现最为明显。      

亚得里亚海Po陆架上的现代沉积

在地质年代中，陆缘海是主要的沉积环境，其活跃的沉积作用形成了大量地层保存于古沉积岩中。为了准确解释古地层形成过程与事件，对现代沉积过程（本文定义〈100a）的深刻理解至关重要，因此，对亚得里亚海沉积作用的研究是一次非常有益的探索。     

κ-卡拉胶固相酸降解及其寡糖结构分析

以κ-卡拉胶为原料,采用正交实验法建立了1种固相酸降解制备κ-卡拉胶寡糖方法。结果表明,当阳离子交换树脂(732#)用量为100 mg/mL、κ-卡拉胶的质量浓度为3%时,在60℃下降解3 h后,寡糖分布宽度较窄,经PAGE和电喷雾离子化质谱(ESI-MS)分析,表明所得寡糖为聚合度小于25的系列奇数寡糖。     

偏压固结下碱渣土循环累积孔压及强度弱化规律研究

碱渣是氨碱法制纯碱时排出的固体废弃物,经适当的加固处理后作为工程填垫土可以有效解决占地和污染问题。碱渣土的力学性质不稳定,在循环荷载作用下强度会发生明显弱化,导致承载力大幅降低。以天津港地区回填碱渣土为研究对象,开展了系列动三轴试验,以固结围压、动应力比和偏压固结比为试验变量,研究了不同应力组合下碱渣土中循环累积孔压发展规律以及循环后碱渣土不排水强度演化规律。基于等效超固结模型,引入强度弱化系数β,建立了考虑偏压固结比和动应力比影响的碱渣土循环强度弱化模型;引入强度提升系数α,建立了考虑偏压固结过程和循环加载过程耦合影响的碱渣土强度演化模型,并通过试验数据验证了模型的正确性。