Stability and capsizing analysis of nonlinear ship rolling in wind and stochastic beam seas

Considering the actual seaway condition, stability and capsizing of nonlinear ship rolling system in stochastic beam seas is of significant importance for voyage safety. Safe zone are defined in the phase space plan of the unperturbed Hamilton system to qualitatively distinguish ship motions as capsize and noncapsize. Capsize events are defined by solutions passing out of the safe zone. The probability of such an occurrence is studied by virtue of the random Melnikov function and the concept of phase space flux. In this paper, besides conventional wave excitation, the effect of wind load is also taken into account. The introduction of wind load will lead to asymmetry, in other words, it transforms the symmetric heteroclinic orbits into asymmetric homoclinic orbits. For asymmetric dynamical system, the orbital analytic solutions and its power spectrum are not readily available, and the technique of discrete time Fourier transformation (DTFT) is used. In the end, as verification of theoretical critical significant wave height, capsizing probability contour diagram is generated by means of numerical simulation. The contour diagram shows that these analytical methods provide reliable and predictive results about the likelihood of a vessel capsizing in a given seaway condition.     

序贯高斯模拟在矿石品位估计中的应用研究

随机模拟是地质统计方法的重要内容。在矿石品位估计方法中克里格方法作为一种无偏估计方法,常被用于矿石品位的估计。但克里格法估值存在平滑效应。作者在分析序贯高斯模拟和普通克里格法基本原理的基础上,运用序贯高斯模拟方法和普通克里格方法对某铁矿体内全铁(TFe)品位进行估计,给出了品位估计结果模型。研究从勘探线方向、垂直勘探线方向和竖直方向分别计算变差函数,对球状模型、指数模型、高斯模型的变差函数拟合效果进行了优选,结果表明球型模型拟合效果最好。针对序贯模拟和克里格品位估值效果进行了分析,结果显示:序贯高斯模拟结果在品位分布形态上更接近样品品位分布形态,其平滑效应更小;克里格方法估计与序贯高斯模拟方法相比仅在品位均值方面更接近样本品位均值。因此,认为序贯高斯模拟方法可以更好地刻画矿体内品位分布状态。     

中国西部寒区流域冰川水文调节功能研究

冰川作为固体水库以“削峰填谷”的形式显著调节径流丰枯变化,冰川的水文调节功能对于中国西北干旱区至关重要。使用现有VIC-CAS模型模拟得到中国西部寒区2014—2100年径流预估数据,从趋势和波动变化相结合的视角,基于径流变差系数法,构建了冰川水文调节指数（Glacier_R）,分析了9个寒区流域冰川径流变化的稳定性,详细剖析了历史时期（1971—2010年）和未来到21世纪末这些流域冰川水文调节功能的强弱变化。结果表明：历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下,除长江流域外,青藏高原其余流域的冰川径流减小时间节点为2020s,西北内陆河流域则为2010s。历史时期及RCP2.6和RCP4.5情景下至21世纪末,尽管西部寒区大部分流域的冰川径流呈减少趋势,但波动幅度减小或无明显变化,冰川径流稳定性增强或无变化。总体上,西北内陆河流域的冰川水文调节功能较高,青藏高原流域的冰川水文调节功能较低。RCP2.6和RCP4.5情景下,至21世纪末,西部寒区各流域冰川水文调节功能均呈现减弱趋势,西北内陆河流域减弱更加显著,如RCP4.5情景下,木扎提河冰川水文调节功能降幅达25.4%,而青藏高原各流域的冰川水文调节功能一直处于较低水平。从年代际变化来看,1970s—2010s是寒区流域冰川水文调节功能较强的时期,1980s和2000s两个时段冰川水文调节功能尤强;RCP2.6和RCP4.5情景下,未来到21世纪末,冰川调节功能明显减弱。减弱的时间节点不同,最早为1970s,最晚为2020s。     

确定砂土动剪切模量和阻尼比的方法对比

确定土体动剪切模量的常用方法有规范法、Kumar法和自相关函数法,确定相应阻尼比的方法有规范法、Das and Luo法、Kokusho法、Kumar法和互相关函数法,为了分析不同方法所产生差异,实现定量化对比分析,笔者以福建标准砂（粒径为0.5~1.0 mm）为研究对象,采用不排水的应力控制动三轴试验,探讨不同的确定土体动剪切模量和阻尼比方法的差异性,并给出了不同土体条件建议选用的方法。结果表明：1）3种方法确定动剪切模量的结果有一定的差异,随剪应变的增大结果的差异逐渐增大,有效围压对结果的差异性有所影响,当剪应变为4×10^-3,有效围压为100 kPa时,3种方法差异显著,相对误差最大接近20%;2）而5种方法确定阻尼比的结果差异显著,随着剪应变的增大,5种方法确定的阻尼比相对误差大体上均在迅速减小,只有规范法在有效围压为100 kPa时,其相对误差有较小的增大趋势;5种方法中,Kumar法确定的阻尼比最接近平均阻尼比,互相关函数法远高于平均阻尼比,Das and Luo法和Kokusho法确定的阻尼比基本一致但低于平均阻尼比。建议以后的工程应用中,加载方式为应力控制时,可采用自相关函数法确定动剪切模量,采用Kumar法确定阻尼比,二者确定的动剪切模量和阻尼比均最接近平均值。     

基于省区协调发展的GDP预测模型

基于柯布-道格拉斯生产函数与自回归移动平均模型(ARIMA)构建出一个GDP综合预测模型,并且考虑十九大全面建成小康社会与实现共同富裕的精神与国家关于技术、资本、劳动力等方面的区域平衡发展战略调整模型的参数,计算了2016—2050年中国分省的GDP总量与人均GDP,进一步通过计算省区间人均GDP的基尼系数来分析省区协调发展的水平。研究结果表明,在考虑省区协调发展时,各省区在2016—2050年间的GDP总量与人均GDP的差距逐渐缩小,省区间人均GDP的基尼系数将从2015年的0.219下降到2030年的0.176和2050年的0.137,未来区域间发展不均衡的态势在实现经济稳步增长同时可以得到缓解。     

温室气体排放的环境库兹涅茨曲线检验与减排路径的冲击动态——基于黑龙江省统计核算数据

基于2001-2015年黑龙江省温室气体排放统计核算数据,对地区GDP与温室气体排放的环境库兹涅茨曲线关系检验呈现倒U型,预期2019年达到理论拐点;通过偏最小二乘回归模型得到4个减排路径的年平均减排效果顺序依次为单位GDP化石能源消费量减少、经济结构调整、人均GDP增长、贸易结构变化;减排路径对应脉冲响应函数的动态冲击效果分别为波动性增排、收敛性减排、发散性减排、转变的排放作用;推动黑龙江省温室气体减排的路径顺序为控制化石能源消费量、优化经济结构、发展低碳经济、调整贸易结构。     

我国华南江南春季雷暴气候特征分析

基于我国华南江南地区274个基本地面气象观测站数据、全国闪电定位数据以及欧洲中心的全球大气再分析数据(ERA-Interim),对1981—2017年华南江南地区的春季雷暴日采用经验正交函数分解方法(EOF),并与气象要素场做回归分析。得出以下主要结论:(1)我国华南江南地区春季雷暴活动高发区主要在广西东部至广东西部;其高峰期在下午18:00和凌晨4:00左右,且大多数雷暴活动持续时间不超过3 h;山区雷暴活动主要在傍晚至夜间;平原雷暴活动主要在白天,高峰在17:00及06:00前后;(2)华南江南地区的雷暴活动存在着3~5年的短周期和16年左右的长周期变化;(3)雷暴日距平EOF分析的前3个主成分累计方差贡献达到72.3%。按其向量场的方差贡献分型,Ⅰ型表现为华南江南雷暴活跃特征呈现较统一的变化规律。深厚西南低涡槽前、上干下湿的水汽层结、上冷下暖的温度层结为华南江南地区发生大范围雷暴天气提供良好的动力、水汽和位势不稳定条件,是华南江南雷暴活跃异常的主要模态;Ⅱ型表现为从华南南部到江西与浙江南部有一条西南-东北向、下宽上窄的雷暴活跃正距平异常区,而两侧为负距平异常区。其环流特征表现为温度整层偏冷,水汽整层偏湿,而西南槽前动力抬升有利于水汽抬升凝结触发对流形成雷暴;Ⅲ型表现为华南和江南地区雷暴活跃特征呈南北反位相异常,其分界线在26 °N附近。其环流特征表现为较强的干冷空气南下与南方暖湿空气在南岭山区对峙形成异常的垂直环流圈。在其上升支,低层干冷空气被卷入中高层使得中高层暖湿空气凝结释放潜热形成对流,造成华南地区多雷暴发生,而江南地区处于垂直环流的下沉支,整层湿度偏干,造成江南地区雷暴相对偏少。      

福建省晋江市城市热岛强度时空变化特征分析

利用传统的气象站法, 结合空间统计学方法(普通克里金插值法), 对福建省晋江市2010—2014年40个自动气象站逐小时温度资料加以计算处理, 分析了晋江市年、季、昼夜热岛强度时空变化规律。(1)晋江市年、季、昼夜热岛强度都呈带状分布, 等值线呈西南-东北走向, 年、季、昼夜变化趋势显著, 北部热岛强度高于南部。五年间热岛强度持续增强, 但增幅不大, 增速放缓。(2)城市化水平的提高, 会导致热岛强度高值出现季节提前, 故旅游区秋冬季热岛强度高于春夏季, 中心城区和产业经济区夏秋季热岛强度高于冬春季。(3)晋江市热岛效应昼夜空间分布格局差异性大, 夜间热岛强度显著高于白天, 最低值出现在14—16时, 中心城区和产业经济区最低值出现时间较旅游区略推迟, 三个功能区的最高值均出现在凌晨。      

基于Hv方法的三轴液压振动系统频响函数估计的研究

三轴液压振动系统是实验室内模拟振动环境的主要设备,其主要功能是精确地复现给定的功率谱和时间历程。振动控制技术是实现这一目标的关键技术,它以频响函数估计为基础。频响函数估计的精度影响控制过程的快速性和稳定性。本文对几种典型的频响函数估计方法进行了分析,针对传统方法精度低且受到矩阵病态条件约束等缺点,应用特征分析与摄动理论构造了一种多入多出的Hv方法,并且应用三轴液压振动系统的实测数据对其进行了检验。结果表明该方法是适用的。