Numerical Simulation of Residual Circulation due to Bottom Rouglmess Variability Under Tidal Flows in A Semi-Enclosed Bay

Nowadays there are some chronic serious environmental problems, such as eutrophication, blue tide and so on, in a complicated coastal zone or a semi-enclosed bay, because the water exchanges between an inner bay and an outer sea is weak compared with the supply of contaminant. Under this situation, a method to improve the water quality by 3-dimensional small unsymmetrical structures has been proposed by Komatsu et al. In this paper, several numerical simulations of the tidal current and concentration for various arrangements of bottom roughness in a semi-enclosed model bay are carfled out with a depth-averaged 2-D numerical model. The model is solved by the hybrid finite analytic method with nonstaggered grid. And the SIMPLES algorithm with Rhie and Chow＇ s momentum interpolation technique is used for the simulation. The effect of Komatsu＇ s method for water purification is examined by numerical simulation. The result of numerical experiment indicates that it is possible to generate a new tidal residual current and to activate a tidal exchange by bottom roughness arrangement only.     

流动环境中二维铅垂纯射流的试验研究

对均匀流动环境中的铅直二维射流进行了试验研究,得到了流动转变的条件.采用超声多普勒流速仪(ADV)对射流流场进行了测量,得到了流速矢量图和流线图,发现在射流的迎流面存在流线跌落现象.探讨了流速比对射流背流面涡心和分离点位置的影响.给出低流速比为8的射流流场的实测结果,以供数值模拟对比使用.     

采用RNG紊流模型计算静止环境中圆形负浮力射流

基于RNG方法的κ-ε湍流模型,运用混合有限分析算法对静止环境中圆形负浮力射流进行数值模拟。从射流的最大入侵高度、流速矢量图、温度等值线、湍动能等值线、横断面上的流速和温度分布以及轴线上温度变化等方面与有效的试验资料进行了较为全面的对比验证。两者的良好吻合表明,基于RNG方法的紊流模型和混合有限分析法的结合能较好地模拟变密度流动。     

静止环境中有阻力圆盘浮力射流特性的研究——(II)流场特性分析

在数值计算成果的基础上,对阻力圆盘浮力射流的流场进行了分析和总结,基于轴线流速的变化规律将盘后流场分为3个区域:回流区、过渡区和自相似区。得到了回流区的长度随弗劳德数F0、孔口直径D/d以及盘离孔口的距离H/d的变化规律,并得到了工况为H/D=1,D/d=2,6和H/D=3,D/d=2在不同弗劳德数F0条件下的横截面上的流速分布和达到自相似区的最小长度;结果表明弗劳德数F0的大小是决定绕流流态的主要因素;同时分析了由正常绕流发展到非正常绕流的压力场变化,发现由于弗劳德数F0的增大而导致流场中出现的第三个负压中心的大小和位置与绕流是否能正常发生存在密切的关系。     

浅水环境中垂向圆形纯射流的试验研究

对静止均匀浅水水域中的铅垂圆形单孔射流进行了试验研究,试验是在实验室的自制恒定水流循环系统中进行的。得到了水面的隆起高度与射流出口单位能量和相对水深的函数关系;验证了隆起高度分布具有自相似性,并给出其统一表达式;借助于三维测速仪,得到了射流流速的横断面分布、射流中线流速的衰减规律和流场的流函数等值线。     

动态水深环境下的无人艇路径规划

针对D* Lite算法存在路径转折点多、难以进行轨迹跟踪控制、没有顾及动态水深变化等不足,该文引入水深危险度,进行安全路径的选优,以提高所规划路径的安全性,并采用视线检查算法和懒惰更新改进D*Lite算法进行路径规划,提出了LT-D* Lite算法.该文采用电子海图水深叠加潮汐水位构建动态水深模型,同时建立水深危险度代价函数对最优安全节点进行选择,平衡路径的安全性.算法在拓展节点过程引入视线检查算法,将节点拓展方式从八邻域拓展为任意角度方式并使路径平滑,通过动态水深调整后的浅水区域进行路径调整.仿真实验表明,该文所提出的算法具有规划路径短且路径平滑的特点,同时可引导无人艇避开浅水深区域,显著降低路径危险度.     

井下圆球运动分析与新型试压体设计

在油、气、水井井下作业中,圆球广泛地应用于管柱试压、坐封和分段(层)压裂等施工作业。为准确计算现场施工时圆球到达设计点时间（即候球时间）,通过对圆球运动过程和受力分析得出新的候球时间计算公式,并指出圆球绕流阻力系数、圆球直径、圆球密度和压井液性能等是影响候球时间的关键因素,为优化施工设计提供了依据;同时提出了一种能减少候球和反洗球时间的新型管柱试压体设计构思,为进一步优化施工作业奠定了基础。     

近40 a来天山台兰河流域冰川资源变化分析

台兰河流域作为阿克苏河的支流,是以冰川融水补给为主的河流,流域面积为1 324 km²。结合1：5万地形图、Landsat ETM+遥感影像及数字高程模型数据,通过综合计算机自动解译及目视解译的方法,将面向对象图像特征提取方法应用到该流域冰川信息提取中,并以影像叠加数字高程模型来提取表碛覆盖区的冰川末端边界,最后参照专家指导意见进行边界的再次修订,得到1972~2011年该流域的冰川变化数据,并分析了过去近40 a来冰川变化特征及其对气候变化的响应过程。结果表明：1972~2011年,台兰河流域冰川退缩明显,冰川总面积从435.44 km²退缩到385.38 km²,减少了50.06 km²,退缩率为11.50%,年均减少约1.25 km²,平均单条冰川面积减小0.31 km²;冰川总条数从113条减少到109条,消失冰川10条,有3条冰川分离成了9条,其余100条冰川都呈减小趋势。结合阿克苏和拜城气象站气象资料分析认为,台兰河流域冰川萎缩与该地区气温快速上升关系密切,气温上升导致的冰川消融在一定程度上抵消了降水增加对冰川的补给。     

海面动量、感热和水汽输送的动力学分析

基于大气边界层动量、感热和水汽通量的基本方程,定量地计算了波动海面的动量、感热和水汽通量。首先,应用Prandtl的混合长概念,推导出贴海面大气层中风速、位温和比湿的涡动交换率及其贴海面层厚度,并且证明了波面上位温或比湿贴海面层厚度与速度贴海面层厚度的比值,和平面上的相应比值完全相等。随后,利用空气动力学理论讨论了贴海面动量、感热和水汽输送的参数化问题。最后,对现有五种理论模式进行了比较说明。