Computation of Viscous Uniform and Shear Flow over A Circular Cylinder by A Finite Element Method

The incompressible viscous uniform and shear flow past a circular cylinder is studied. The two-dimensional Navier-Stokes equations are solved by a finite element method. The governing equations are discretized by a weighted residual method in space. The stable three-step scheme is applied to the momentum equations in the time integration. The numerical model is firstly applied to the computation of the lid-driven cavity flow for its validation. The computed results agree well with the measured data and other numerical results. Then, it is used to simulate the viscous uniform and shear flow over a circular cylinder for Reynolds numbers from lO0 to lO00. The transient time interval before the vortex shedding occurs is shortened considerably by introduction of artificial perturbation. The computed Strouhal number, drag and lift coefficients agree well with the experimental data. The computation shows that the finite element model can be successfully applied to the viscous flow problem.     

探索墨西哥湾深水沉积的超高压和流体流动过程与机理--IODP308航次钻探成果

墨西哥湾深水区发育有典型的浊流沉积，长期以来就以独特的被动边缘浊积类型闻名于世。由密西西比河带来的大量碎屑物在河口外形成巨厚泥砂层，快速沉积造成上陆坡特别不稳定，所以塌坡或崩塌事件经常发生，引起迭繁的浊流活动。松散的浅水碎屑物往往随浊流被搬运到陆坡或更深的深水区，造成大规模的再沉积。塌坡事件及其引发的浊流活动存在较大的随机性及其对沉积物造成的分选性，直接控制了墨西哥湾深水区沉积物中的流体流动以至油气生成，使其成为目前世界上富含油气的三大海区之一。但沉积砂层所伴生的超高压常常造成“井喷”，使油气探采难度加大，成本增高，连年来使有关石油公司损失惨重，也给科学界提出了急需解决的科学问题。为什么墨西哥湾深水区超高压现象这么普通？超高压区的流体流动规律有什么特征？它受什么机理控制？浊流沉积跟气候变化有联系吗？是否受冰期／间冰期旋回的影响？     

辽河盆地大民屯凹陷流体压力特征

大民屯凹陷是辽河断陷内4个下第三系凹陷之一。在综合利用钻井、试井及地震等资料的基础上，系统研究并论述了大民屯凹陷流体压力特征。基于57口井的声波测井资料，凹陷内泥岩压力特征可区分为正常压力、异常压力或强超压等类型；根据152口井391个点的压力测试数据，凹陷内产油层段的压力梯度多接近于1；利用公式法模拟计算了47条地震剖面的流体压力、剩余压力及压力系数的分布特征，凹陷内剖面压力系统自上而下一般由正常压力、弱超压和强超压3部分组成。此外，还根据流体压力演化的基本原理及钻井、岩性与试井等实际资料，模拟恢复了大民屯凹陷的压力演化史，其可划分为超压原始积累、超压部分释放及超压再积聚3个阶段。总体上，大民屯凹陷的超压强度低于渤海湾盆地其他地区的超压强度。     

天然气水合物的热流特征及影响因素

热流特征是研究天然气水合物的重要指标之一，不同地质环境下的天然气水合物的热流特征不尽相同。天然气水合物的热流分布主要受地壳年龄和沉积作用、地形及断裂构造和流体迁移等因素影响。     

Second-Order Solutions for Random lnterfacial Waves Under Steady Uniform Currents

In the present research, the study of Song (2004) for random interracial waves in two-layer fluid is extended to the case of fluids moving at different steady uniform speeds. The equations describing the random displacements of the density interface and the associated velocity potentials in two-layer fluid are solved to the second order, and the wave-wave interactions of the wave components and the interactions between the waves and currents are described. As expected, the extended solutions include those obtained by Song (2004) as one special case where the steady uniform currents of the two fluids are taken as zero, and the solutions reduce to those derived by Sharma and Dean (1979) for random surface waves if the density of the upper fluid and the current of the lower fluid are both taken as zero.     

任意截面大尺度垂直柱体的波浪力和水动作用力

许多海洋工程结构物和水工结构物,如海上贮油罐、各种支墩等,具有等截面柱状体外形,或在足够精确的工程近似意义上可视为这类柱体。它们的下端固置于水底,上端穿透水面,它们的波浪载荷是设计中的一个重要考虑因素;在许多场合,它们与周围流体的耦联振动也是相当重要的。对大尺度结构物而言,我们可在势流理论的范围内求解这一问题。通用的三维源汇分布法无疑是适用的,但对这类特殊的结构形式显得极不经济。     

陆坡非旋转重力羽状流的数值模拟

借助MITgcm模式使用二维非静力近似在水平方向采用不等间距网格,模拟了陆坡非旋转重力羽状流的流动。模拟显示陆坡上的重力羽状流的运动比较复杂。通过数值实验,发现改变地形或调整冷源强度都会影响沿陆坡下沉的低温高密度水的羽状流形态,潮汐亦会对重力羽状流有一定的影响。经计算发现在陆坡处,Richardson数小于1/4,宜发生Kelvin-Helmholtz不稳定性,并由卷挟导致环境流体与高密度流体混合,沿着斜坡加速下滑。     

日本"太古代公园"计划进展

日本“太古代公园”计划 ( The ArchaeanPark Project)是一个与洋中脊有关的研究项目 ,其全称是“太古代公园 :热液通道下的生物群与地学环境的相互关系”( Archaean Park:interaction between Sub-Vent Biosphere andGeo-environment) .该计划由日本科技厅设基金支持 ,共有 1 5个研究机构参加 ,计划 5年完成 ( 2 0 0 0— 2 0 0 4年 )。大洋中脊热液区下面那种高温而缺氧的环境与太古代生命起源时的情况相似 ,这项计划就是通过钻探和监测来探索发生在海底热液系统内的底部生物圈和地壳流体运动 ,因此而命名。本文主要介绍该计划 2 0 0 0…