基于 GIS 的南海台风风浪预报系统

探索了以组件式 GIS 为平台集成风场与海浪数值模型的关键技术研究及其实现过程,成功构建了南海台风风浪预报系统.该系统实现了数值模型计算所有阶段,即模型前处理、模型计算、模型后处理以及模型计算结果与 GIS 的无缝集成,大大提高了模型应用的可操作性和决策效率.经半年以上时间的使用,取得了良好的运行效果.     

南京市不同功能分区风场特征的大涡模拟研究

本文选取南京市新街口商业区和白下路居民区作为典型研究区域,利用大涡模式(Parallelized Large Eddy Simulation Model,PALM)模拟不同入流风速和风向对流场的影响。结果表明,不同入流风速条件下归一化风廓线基本一致,风廓线总体上主要受到功能区自身建筑物形态的影响,在中性层结下城市冠层内平均风速随高度的变化接近于指数分布。而本文计算得到的指数风廓线衰减系数的范围为0.55~0.81,高于目前城市冠层模式中的默认值,说明目前的城市冠层模式对建筑物密集区域的风速衰减可能存在低估。风速衰减系数主要受迎风面面积的影响,随迎风面积指数的增加而增大。迎风面积指数随入流风向发生改变,在本文研究的商业区和居民区中,行人高度风速随入流风向的改变最大下降幅度可分别达8%和10%。行人高度风速一般在与入流风向平行的街道和开阔的空地上较大,在建筑物密集分布的区域风速较低,由于强烈的狭管效应部分区域的风速可以超过入流风速。不同城市结构中入流风向的影响也不同,在十字路口、对称和非对称街谷以及多排建筑物中局地风场随入流风向存在各种变化。     

伊和高勒地区砂岩型铀矿宽频大地电磁数值模拟及应用

频率域电磁测深法在固体矿产勘查中应用比较广泛,是铀矿勘查中常用的物探方法之一,虽然该方法不能用于直接找矿,但可以通过探测地层结构、构造以及砂体的埋深、规模等进行间接找矿。笔者针对二连盆地伊和高勒地区砂岩型铀矿的地电模型开展了音频大地电磁和宽频大地电磁测深的数值模拟,分析对比了两种方法在不同深度的砂泥互层模型中电磁正演响应特征及反演的效果,结果表明:两种方法在识别浅部相对高阻特征的整套砂泥互层结构效果较好,但都无法区分出其中较薄的砂岩层和泥岩层,而探测深部的砂泥互层结构两种方法都比较困难,同时宽频大地电磁观测频点更低,可探测较深的基底起伏形态。通过对二连盆地伊和高勒地区实施的宽频大地电磁测深剖面进行了数据处理和反演解译,获得了浅部砂体分布特征及深部的基底起伏形态,取得了一定的应用效果。因此,在该地区的砂岩型铀矿探测中,使用宽频大地电磁法要优于音频大地电磁法。     

砾石单元法与SPH耦合模型在数值波浪水槽中的应用研究

为研究以流体粒子描述波浪运动,以固体单元描述砾石运动的两相介质大变形运动,在港口、海岸工程科学研究中具有重要意义。本文提出砾石单元法(GEM),介绍了光滑粒子动力学方法 (SPH)和GEM的基本原理,阐述了GEM与离散单元法(DEM)的异同之处,说明了采用SPH方法与GEM构建波浪砾石耦合运动数学模型的方法和过程。应用SPH方法建立数值波浪水槽,用GEM模拟波浪作用下堆积砾石的滚落、坍塌变形,构建了SPH方法与GEM耦合数学模型。模拟了水槽造波和波浪生成过程和波浪作用下砾石的滚落、坍塌变形,并与物理模型试验成果进行了比较,结果基本吻合。本文提出的GEM法具有模拟单相堆积砾石运动和堆积砾石与流体粒子耦合多相介质运动的功能,是对DEM法的补充和改善。本文提出的堆积力学球概念和拟序排列求解方法是砾石单元法的重要组成部分。     

福建紫金山铜金矿床成矿流体演化数值模拟——混合和沸腾过程研究

利用ＣＨＩＬＬＥＲ软件模拟了紫金山铜金矿床主矿化阶段成矿流体的混合和局部减压等焓沸腾过程，模拟结果显示矿化具有低的ＨＳ＾－和Ｃａ＾２＋浓度，高的Ａｓ含量。在混全和沸腾过程中，随着温度和压力的降低，ｐＨ值和ｆＯ２逐渐降低，这是些金山铜金矿成矿流体的重要特征。     

总干闸胸墙裂缝危害性及处理措施分析

采用特有的裂缝单元模拟裂缝和特殊的杆单元模拟混凝土中的骑缝筋,对某枢纽工程总干闸胸墙裂缝危害性及处理措施进行了数值仿真分析。分析结果显示,此分析模型能较好模拟裂缝在外荷载下的变形及混凝土中钢筋的受力状态,对混凝土裂缝处理与加固设计提出了一条量化分析方法。     

土压平衡盾构改性砂土流动特性的离散元模拟

对运用离散单元法模拟改性土流动特性的可行性进行了分析,提出了改性土离散元接触本构模型,在此基础上对改性土坍落度实验进行了离散元数值模拟。在实验室内对标准坍落度实验进行了改进,坍落度实验数值模拟得到的改性土坍落后的形态再现了实验室结果,并且标记点的垂直位移与实验室实测结果一致性较好。     

CTMA-蒙脱石吸附苯分子的分子动力学模拟研究

有机粘土对疏水性有机污染物吸附性能良好,在环境有机污染控制中有广阔的应用前景。明确有机污染物在有机粘土上吸附的微观结构特征是探明其吸附机理,提高其污染控制效率的关键。论文以十六烷基三甲基铵阳离子改性蒙脱石(CTMA-Mont)为有机粘土代表,采用分子动力学模拟技术,模拟研究了水环境条件下CTMA-蒙脱石对典型疏水性有机污染物苯的吸附特征,得到了CTMA-Mont层间域内原子尺度微观结构。研究发现苯分子主要吸附在CTMA烷基链聚集体内,而蒙脱石硅氧烷表面由于受到烷基链的竞争而对苯分子的吸附能力较弱。随着CTMA负载量的增加,层间域内烷基链聚集体的体积增大,因而能为苯分子提供更多的吸附位点,CTMA-Mont吸附性能相应增强。     

C型采场支承压力分布特征的数值模拟研究

冲击地压的发生与支承压力的分布有重要关系。为研究C型采场支承压力的动态变化规律,采用FLAC3D软件对孤岛工作面推进过程中煤体垂直应力场进行了数值模拟。通过对工作面推进过程中煤体支承压力的平面分布特征、走向支承压力和倾斜支承压力的动态演化特征进行分析,得到以下结论：① 煤体中垂直应力分布呈“C”形;② 孤岛工作面超前支承压力影响距离为正常工作面的3～5倍;③ 双工作面“见方”时,支承压力峰值达到最大值。工程实例验证了结论的可靠性,其结果可为现场冲击地压预测和防治提供依据。     

长江口斜压诊断模式三维流场数值模拟

建立了σ坐标系下长江口斜压诊断模式三维流场数学模型,采用k-kl二方程紊流闭合模型求解垂向涡粘系数,计算域内恒定、非均匀盐度场反映了计算域密度斜压效应。验证结果表明,斜压诊断模式的模拟成果较切合实际。模型成功复演了长江口水域由往复流向旋转流过渡的流场特性;潮波从四条汊道传入后在分汊口附近相遇形成多个会潮点,其位置随着径流的大小、潮汐的强弱、汊道的形态等因素而变化。