一种基于面模型的巷道三维自动建模方法研究

研究了一种基于面模型的矿山巷道三维自动建模方法。巷道建模分解为网络建模、断面建模、巷道段建模以及空间交汇几个步骤。对建模过程涉及的各算法进行了分析,基采用C++编程实现整个建模过程,并总结了有待进一步研究的问题。     

1998年冬季南海环流的三维结构

利用1998年11月28日至12月27日南海的调查资料,采用三维海流诊断模式,计算了冬季南海三维海流,所得结果如下:(1)冬季南海环流系统方面:1)南海北部,在吕宋西北海域分别存在一个气旋式、反气旋式涡.2)南海中部,在越南近岸存在较强的、南向的西边界射流.其以东海域出现较强的气旋式环流.南海中部东侧海域存在一个较弱的反气旋式环流.3)南海南部,一般流速较弱.在112°E以西受反气旋式环流所控制,加里曼丹岛西北海域存在气旋性环流.由于受调查海域所限,这两个环流只部分出现.(2)上述环流系统与200 m层水平温度、密度分布对应较好.(3)南海冬季环流垂向速度分布方面:1)表层,南海北部,在吕宋西北为范围较大的上升流海区.而在东沙群岛附近海域出现了下降流.海南岛以南及东南海域也存在下降流.南海中部,越南以东海域出现范围较大的下降流,其以东为上升流海域,而在巴拉望岛西北海域又出现下降流.南海南部,基本上被上升流海域所控制.2)次表层与表层不同,例如在次表层,海南岛东南部海域出现上升流.中层和深层垂向速度分布与次表层相似.(4)关于南海垂向速度分量分布的动力原因:在表层,风应力旋度场起着主要作用;在次表层,β效应与斜压场相互作用是重要的动力因子,而风应力旋度场和β效应与正压场相互作用也有一定影响;在南海中部等区域的中层以及在南海的深层,主要受B效应与斜压场相互作用和B效应与正压场相互作用的共同作用.     

三维高阶深度偏移方程及其数值求解方法

从三维非均匀介质中的波动方程出发,利用拟微分算子理论,Ｐａｄｅ逼近方法及因式分解技巧,获得了非均匀介质的三维高阶深度偏移方程,相应地提出了逐次低阶方程方法、低阶方程组方法及分裂方法等３种求解方法．与二维情形不同,以上每一种方法在数值求解时均存在由测线坐标ｙ的出现而带来的困难．为了克服这一困难,我们提出了差分算子分解方法,避免了近年来人们竞相研究的ｘ－ｙ方向微分算子分裂带来的分裂误差,保持了应有的相容性,解决了这一令人烦恼的问题．     

海洋浮游植物三维荧光光谱的逐层分类方法研究

提出活体海洋浮游植物三维荧光光谱逐层分类法,将浮游植物区分为不同的"光谱类别"。选取中国近海常见的26种分属于甲藻、硅藻、黄藻、金藻、隐藻、绿藻、蓝藻的浮游植物,在室温20℃和3个光照条件下培养,在第3,6,9,12,15天测其三维荧光光谱。采用主成份分析结合非负最小二乘回归法(NNLSR),以浮游植物叶绿素a的发射峰680nm所对应的激发光谱作为第一特征谱以区分门类,以EX730谱作为硅藻的逐层分类的第二特征谱,SY350谱作为甲藻的第二特征谱,将实验所用9种硅藻和8种甲藻各划分为3个光谱类别;分析405个浮游植物混合物,门类识别正确率大于94%,光谱类别的识别正确率为75%,该方法可用于海洋浮游植物种群结构变化的快速宏观监测。     

规则波作用下台阶地形上墩柱绕流三维数值研究

利用Flow-3D建立三维数值波浪水槽,模拟波浪在不对称台阶地形上的传播。系统研究规则波作用下墩柱周围水流的流动特性,分析墩柱周围的瞬时速度场、涡量场以及KC值变化,不同相位时墩柱前、后水平流速分布情况。结果表明:波浪在台阶地形传播的过程中,墩柱迎水面的涡动结构不够明显;高涡量呈对称状聚集在墩柱的背水面,并形成一对旋转方向相反的涡结构;周期对KC值的影响比波高的影响要明显;墩柱迎水面水平方向流速变化较大,侧面水平流速变化最为剧烈,背面由于受到墩柱的掩护作用水平方向流速变化不大,在墩柱的正面和侧面竖向环流明显。     

环抱式防波堤口门航道横流三维特性研究

环抱式防波堤口门易出现较大横流,且三维特性明显。针对连云港主港区深水航道,建立三维潮流数学模型,并用现场航槽实测资料进行验证,在此基础上计算分析了不同潮差条件下口门段进港航道横流的三维特性。研究结果表明:最大横流约出现在高潮位前1.5 h,自表层至底层相继出现,且表、底层出现时刻仅相差0.5 h;因航道边坡较小,最大横流时未见水流分离现象,航槽底部没有反向流;各层最大横流值均与涨潮潮差有关,且相关程度高;航道内最大横流垂向分布梯度随潮差增加略有增大。     

三维城市模型及其显示技术

三维城市模型把城市各种人工与自然地物表示成依比例和透视关系搭建的三维模型，在计算机上建立类似于缩微城区模型的效果图，以三维立体的形式展现城市的视景图像。从数据源、显示技术和应用领域等方面讨论三维城市模型的设计和应用，并对实现快速构模的方法进行了研究。     

集约用海对莱州湾水动力环境影响的数值模拟研究

在考虑水体斜压的基础上利用MIKE3三维数值模型的HD和Ecolab模块,对莱州湾的水动力环境进行了数值模拟,并将验证良好的该模型用于分析预测集约用海工程的实施对莱州湾水动力环境造成的影响。研究结果表明:工程并不会大范围改变莱州湾海域的水动力特征,影响主要集中在工程区附近,距工程新岸线约20 km处,流速变化率在15%左右甚至更小;工程造成海湾纳潮量在大小潮期分别减小0.29%和1.07%,海湾与外海水交换能力被削弱,可能会导致湾内水体污染加剧;工程实施后海湾PO_4-P平均浓度升高,DIN平均浓度降低,N/P比下降,海域磷限制作用被削弱。     

渤海垂直湍流混合强度季节变化的数值模拟

渤海为极浅陆架海 ,其中湍流耗散作用显著。将三维斜压陆架海模式 HAMSOM应用于渤海 ,以渤海周边台站每天 4次的常规气象资料作为风和热驱动 ,渤海海峡开边界以 5个主要分潮调和常数计算水位强迫 ,计算了渤海 1982年水文要素和流场变化 ,并用模式以湍的局地平衡理论封闭计算出垂直湍流粘性的时空分布。结果表明 :渤海湍流混合冬强夏弱 ,变化幅度较大 ( 10～ 2 0 0 cm2 / s) ,这是风搅拌和潮混合的湍流输入在密度层化调整下的结果 ;风的作用在冬季强于潮的作用 ,而底层则由潮混合控制呈现半月周期 ;渤海湍粘性系数的空间分布十分复杂 ,这是在渤海地形和岸形轮廓限制下 ,由一定大气条件驱动的流场和密度场导致的湍流混合强度不同所致     

面向目标自适应三维大地电磁正演模拟

本文将面向目标的自适应算法应用于三维大地电磁数值模拟.使用基于非结构网格的矢量有限单元法对起伏地表大地电磁正演模拟问题进行求解.使用利用垂向电流密度在物性界面上的连续性对后验误差进行估算的算法指导网格优化.由于全局自适应算法针对观测点优化网格的能力较差,本文通过求解正演问题的对偶问题计算后验误差的加权系数,并对相关加权系数进行改进,从而实现了面向目标的自适应算法.与传统基于结构化网格的电磁正演算法相比,采用非结构网格能够更好地拟合起伏地表和地下不规则异常体.由于使用了面向目标的自适应算法,本文能够使用更少的网格达到较高的计算精度.通过对比本文模拟结果与半空间响应和全局自适应算法计算结果,并通过对比使用改进前和改进后加权系数得到的网格剖分结果验证了本文算法的有效性.