Simulation of the full two rigid body problem using polyhedral mutual potential and potential derivatives approach

Herein we investigate the coupled orbital and rotational dynamics of two rigid bodies modelled as polyhedra, under the influence of their mutual gravitational potential. The bodies may possess any arbitrary shape and mass distribution. A method of calculating the mutual potential’s derivatives with respect to relative position and attitude is derived. Relative equations of motion for the two body system are presented and an implementation of the equations of motion with the potential gradients approach is described. Results obtained with this dynamic simulation software package are presented for multiple cases to validate the approach and illustrate its utility. This simulation capability is useful both for addressing questions in dynamical astronomy and for enabling spacecraft missions to binary asteroid systems.     

利用ARC/INFO进行三维地形模型的建立、处理和动态模拟

介绍了利用 ARC/ INFO建立三维地形模型的方法 ,以及利用其新版本的部分新功能处理三维地形模型、进行动态模拟的方法 ,与以往处理三维模型必须借助外部三维图形开发软件包的方法相比 ,具有高速、灵活、可视性强、支持强大分析功能等优点。形成的三维模型可随时与 ARC/ INFO的其它数据模型交换信息 ,与外部进程实时通讯 ,为使用者提供了二维分析工具所不能提供的信息 ,为开发视景仿真系统等与表面分析、立体显示有关的应用系统提供了强有力的支持。     

席状岩浆房中的岩浆冷却及动力稳定性

关于岩浆房中岩浆的结晶分异方式一直存在着争议,其基本矛盾在于对岩浆冷却历史及热不稳定性可能引起的对流形式的理解各不相同。本文在充分考虑席状岩浆房的基本物理特征的基础上,建立了稳定岩浆体系的动态冷却模型,并以攀枝花层状岩体为例,计算了相应的温度场、密度场及粘度场。同时,提出了一种基于能量守恒的、对热不稳定性进行分析的新方法。计算了热不稳定性可能引起的对流强度、对流区域及对流时间,并深入讨论了在一定的热不稳定状态下,不同的岩浆屈服强度对对流特征参量的影响。结果表明,在该岩体的整个固化过程中,如果曾发生过自发对流,其对流也是极微弱而短暂的,不会影响中下部岩浆房中岩浆的固化和结晶。这一结论与对该岩体的实际观察相符。     

基于数值模拟和统计拟合分析华北冬季一次大范围重污染过程的形成机理

基于WRF/Chem（Weather Research Forecasting/Chemistry）模式对2015年11月25日至12月2日我国北方一次大范围PM2.5（空气动力学当量直径小于等于2.5 μm的颗粒物,即细颗粒物）重污染过程进行了模拟。与观测资料对比表明,模式能够较好地模拟出PM2.5浓度及气象因素的变化趋势,结果适用于此次污染事件的机理分析。动力、热力条件及化学转化等因素对此次强污染事件形成的机理分析表明,动力因子主要通过表面风和垂直风切变的减弱对此次污染事件造成影响,边界层逆温等热力因子促进了大气稳定性的增强,不利于污染物扩散。依据PM2.5组成成分变化分析可知,硝酸盐、硫酸盐和有机碳在此次事件中含量增加,说明机动车汽车尾气和燃煤排放所致的二次气溶胶生成对PM2.5污染加剧起重要贡献。多元线性回归分析和多因子相对贡献率量化解析结果表明,热力因子在此次污染过程中起主要作用,方差贡献率为52%,动力因子次之,方差贡献率为34%,而化学转化方差贡献率约为14%,说明气象条件,尤其是热力条件是引起此次污染事件的主要原因。     

CMIP6通量距平强迫模式比较计划（FAFMIP）概况与评述

通量距平强迫模式比较计划（FAFMIP）是第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）的子计划之一。FAFMIP共设计了5组试验,利用CMIP6中的大气-海洋耦合环流模式（AOGCM）对海表施加动量通量、热通量和淡水通量扰动,旨在研究在CO₂强迫下模式模拟的海洋热吸收,由热膨胀引起的全球平均海平面上升,及由海洋密度和环流导致的动力海平面变化等方面的不确定性。     

Seismic earth pressures on rigid and flexible retaining walls

While limiting-equilibrium Mononobe–Okabe type solutions are still widely used in designing rigid gravity and flexible cantilever retaining walls against earthquakes, elasticity-based solutions have been given a new impetus following the analytical work of Veletsos and Younan [23]. The present paper develops a more general finite-element method of solution, the results of which are shown to be in agreement with the available analytical results for the distribution of dynamic earth pressures on rigid and flexible walls. The method is then employed to further investigate parametrically the effects of flexural wall rigidity and the rocking base compliance. Both homogeneous and inhomogeneous retained soil is considered, while a second soil layer is introduced as the foundation of the retaining system. The results confirm the approximate convergence between Mononobe–Okabe and elasticity-based solutions for structurally or rotationally flexible walls. At the same time they show the beneficial effect of soil inhomogeneity and that wave propagation in the underlying foundation layer may have an effect that cannot be simply accounted for with an appropriate rocking spring at the base.     

山东莱州浅滩地区沉积特征与沉积作用

通过系统采集海底表层沉积样品进行粒度测试分析,对现代莱州浅滩地区的沉积类型、粒度特征、泥沙搬运方式、运移趋势及沉积动力、沉积机制进行了研究。结果表明,莱州浅滩是形成于松散碎屑堆积海岸岬角岸外的砂砾质水下沙洲／沙脊,它的形成深刻改变了浅滩地区原有的沉积动力和机制,在浅滩两侧海域各自形成了大致对称的潮余环流,分别与两个主要...     

基于动态图像变形的PP与PS波层位直接匹配

多分量地震资料的矢量偏移、多波地震资料的联合解释与反演均需要估算纵横波的速度比,实现纵波与转换横波在时间或深度域的匹配.基于DTW,本文实现了一种适用于PP与PS波直接匹配的动态图像变形算法.该算法分为三个部分：首先,使用二阶对称动态规划算法逐样点递归计算PP与PS波走时或深度的误差累积和;其次,在以误差累积和为目标函数的回溯阶段设定变形窗,并在纵横波速比约束的变形窗内递归回溯搜索匹配路径;最后,根据最大相关系数判定准则在匹配路径中确定最佳匹配路径,获得使PP与PS波匹配的拉伸或压缩时移量.利用所获得的拉伸压缩时移量计算纵横波速度比就可以实现PP与PS波之间的匹配.模型与实际陆上多分量地震资料测试结果表明：该方法具有较高的匹配精度,且对于信噪比、相似度较低的多分量地震资料,该方法也能产生较好的匹配效果.

     

使用宽频带地震记录研究2017年6月24日茂县新磨滑坡的动力学过程

北京时间2017年6月24日5时39分左右,四川省茂县叠溪镇新磨村发生大型岩质滑坡.体积约4.3×10⁶ m³的巨型岩体从山顶脱落,顺坡滑行约2.6 km后破碎沉积;碎屑物掩埋了整个新磨村,造成了巨大的人员伤亡和财产损失.本文使用来自滑坡周围的10个地震台站的宽频带观测资料的长周期信号反演了这次滑坡的受力时间函数;同时使用逐步细化的格点搜索方法得到了滑坡的位置,与其真实位置一致;根据反演的受力时间函数计算了滑坡过程中滑体的运动学参数,得到的滑体运动轨迹与实际路径吻合.综合分析地震信号、受力时间函数和运动学参数表明,本次滑坡主运动的持续时间约为79 s;脱落岩体在5∶38∶50.2启动后持续加速,在5∶39∶37.2达到速度峰值,约为52.1 m·s^-1;这段时间内岩体没有明显的破碎;之后,岩体开始铲刮并裹挟古滑坡造成的碎屑沉积物,自身也开始破碎解体,总体开始减速运动,直到5∶40∶9.2主运动停止;此后,小规模的碎屑散落又持续了约10 s的时间.     

台风"云娜"的热动力结构模拟试验研究

对2004年8月登陆我国的台风"云娜"的热动力结构及其演变进行了数值模拟。试验从大尺度环境场、台风中尺度动力和热力场三维结构、台风云雨特征等多角度,对模拟结果与实际观测进行了对比。结果表明,模式不仅较准确地再现了台风登陆前24h移动和演变的全过程,在移向、移速和登陆时间、地点上与实况十分接近,而且对台风系统中尺度结构、云雨特征的模拟与分析场及卫星观测也有较好的一致性。采用的模拟工具是新开发的双重嵌套AREM模式,该模式是静力模式,但对台风仍有较强的模拟能力。此外,本试验无任何人为台风模型的嵌入是其中的一个特点,从而增加了试验的可信度。