Effect of Fly Ash on Frost-Resistance and Chloride Ions Diffusion Properties of Marine Concrete

It is necessary to pay more attention to the durability of concrete undergoing freeze-thaw cycles and seawater attack simultaneously.Investigated are the effects of water-binder ratio,fly ash (FA) contents and air-entraining agent on resistance to frost and chloride diffusion of marine concrete blended with FA in natural seawater.The results show that fly ash does not improve the frost resistance of concrete but can improve its resistance to chloride diffusion by addition of less than 30%.The resistance to frost and chloride diffusion of FA concrete can be improved with the decrease of water-binder ratio,and FA may improve both of them simultaneously only being mixed with air-entraining agent.A ratio (named as R) of the frost-resisting durability factor to chloride diffusion coefficient can be used to evaluate the durability of marine concrete.Scanning electron microscope (SEM) analyses are consistent with the evaluations by the value of R.     

A temporally second-order accurate Godunov-type scheme for solving the extended Boussinesq equations

A numerical scheme for solving the class of extended Boussinesq equations is presented. Unlike previous schemes, where the governing equations are integrated through time using a fourth-order method, a second-order Godunov-type scheme is used thus saving storage and computational resources. The spatial derivatives are discretised using a combination of finite-volume and finite-difference methods. A fourth-order MUSCL reconstruction technique is used to compute the values at the cell interfaces for use in the local Riemann problems, whilst the bed source and dispersion terms are discretised using centred finite-differences of up to fourth-order accuracy. Numerical results show that the class of extended Boussinesq equations can be accurately solved without the need for a fourth-order time discretisation, thus improving the computational speed of Boussinesq-type numerical models. The numerical scheme has been applied to model a number of standard test cases for the extended Boussinesq equations and comparisons made to physical wave flume experiments.     

基于扩散滤波的多尺度三维变分研究

将扩散方程引入三维变分分析,揭示了传统3D-VAR不能有效提取多尺度观测信息的根本原因,即观测导致的目标函数梯度在空间的不连续分布.将扩散滤波融入基于梯度的最优化算法,发展了基于扩散滤波的多尺度3D-VAR.海表面温度数据同化试验结果表明,新方法可从长波至短波有效地提取多尺度的观测信息.     

昆承湖水流水质计算分析

在模拟昆承湖水流流场的基础上,模拟化学需氧量(CODMn)在湖水中的扩散情况;同时,利用昆承湖实测资料和水质的浓度场计算结果,得到其枯季环境容量.可以看出,昆承湖的流速较小,且方向由西北流向东南,可能是受长江径流和湖底西北高东南低的地形特征影响;从昆承湖的CODMn浓度实测值和计算值中,可以看出小于其水环境质量标准限值.这将进一步为实现常熟市湖泊水环境质量的不断提高、生态状况的持续改善与科学管理提供依据.     

礁坪上波浪传播的数值模拟

本文基于具备间断捕捉能力的二阶全非线性Boussinesq数值模型,对规则波和随机波在礁坪地形上的传播变形进行了数值模拟。该模型采用高阶有限体积法和有限差分方法求解守恒格式的控制方程,将波浪破碎视为间断,同时采用静态重构技术处理了海岸动边界问题。重点针对礁坪上波浪传播过程中的波高空间分布和沿程衰减,礁坪上的平均水位变化,以及波浪能量频谱的移动和空间差异等典型水动力现象开展数值计算。将数值结果与实验结果对比,两者吻合情况良好,验证了模型具有良好的稳定性,具备模拟破碎波浪和海-岸动边界的能力,能较为准确地模拟波浪在礁坪地形上的传播过程中发生的各种水动力现象。     

西江河口重金属迁移扩散数值模拟的研究

本文以水体中重金属(包括溶解态和颗粒态)的物理迁移过程为基础,建立重金属迁移扩散的数学模式。模式中考虑悬浮物沉降和再悬浮对水体中重金属浓度的影响,并考虑咸潮活动引起悬浮物的絮凝沉淀作用。计算结果表明,这种潮汐河口区重金属迁移扩散模式基本上是成功的。并以镉为例,说明重金属在西江河口区迁移扩散的特点。     

地震波的场方程矩阵和能量的正定二次型及其意义

场方程是能够表述半空间地震波场的整体特征.波动方程、速度方程和能量方程.通过分析可知每个场方程都具有各自的“场方程矩阵”.能量方程能够对所有场方程矩阵进行综合和贯通,给出了能量方程以“弹性矩阵”为核心的普适性表达形式.最后,运用矩阵的正定二次型理论阐述了“能量矩阵与弹性矩阵”之间一致的对称性和正定性.能量矩阵蕴含的动态力的平衡关系、速度的时间_空间分布和能量的传播及变化的物理意义,能够从能量矩阵的正定二次型特性表述出来.本文研究分析问题的方法完全适用于复杂介质模型,相关的认识和结论可以拓展到均匀黏弹性各向同性介质、均匀弹性各向异性介质、均匀黏弹性各向异性介质以及比奥饱和流体介质.     

基于构造约束的波阻抗边界刻画

通过边界保护正则化和约束反演,在反演的目标函数中引入各种先验信息约束,以解决波阻抗反演的病态问题和带限问题.为了克服波阻抗模型边界过于平滑,在反演中引入地层和断层等构造信息约束,并且通过调整地层分界面和断层处的正则参数值来实现构造约束.此外,采用各向异性扩散法进行平滑处理,改善反演结果.通过合成数据测试和实际资料反演,证明了本文提出的方法对刻画模型边界是有效的.     

“桑吉”号泄漏物质扩散与漂移数值模拟预测

基于ROMS(Regional Ocean Modeling System)模式,对西北太平洋海域进行了水平分辨率高达4km的水动力环境数值模拟,该分辨率可以很好地分辨我国东海陆架环流以及中尺度涡旋等过程,此外模式考虑了8个分潮,模式结果很好地再现了黄、东海陆架环流等。基于模式结果,对"桑吉"号泄漏物质可能的扩散和迁移轨迹进行了数值模拟分析。在"桑吉"号沉船位置的表、底Ekman层内,释放拉格朗日粒子和示踪物来示踪"桑吉"号泄漏物质的可能影响范围。拉格朗日粒子和示踪物模拟结果表明:在未来3个月,"桑吉"号泄漏物质对我国黄海的影响较小,其主要随着对马暖流进入日本海和随着黑潮进入日本九州以南的太平洋海域。随着冬、春的季节转换,三个月后,北风会减弱,减弱风场的试验表明,风场减弱会减少泄漏物质向黄海的输送。5月份后黄海冷水团逐渐形成,由于斜压效应,在黄海深层水中会逐渐建立起气旋式环流,从而进一步阻碍了"桑吉"号泄漏物质向黄海的输送,该气旋式环流有利于"桑吉"号泄漏物质通过对马海峡向日本海的输送,而会抑制底层泄漏物质向我国黄海西侧的输送。     

基于高斯烟羽模型的船舶尾气扩散研究

为有效对港区大气污染进行治理、分析船舶尾气,本文详细介绍了一种基于高斯烟羽模型,通过MATLAB模拟仿真模型,其包括实验仿真过程、技术原理及理论模型对船舶尾气扩散进行的研究。该模型是在传统的高斯烟羽模型的基础上,通过对实源像源进行加权选择输入参数;通过矢量合成确定了气体扩散的方向,利用合成后的"风速"进行计算仿真,有效模拟了船舶尾气在港区或者海洋环境中的气体扩散模型。其模型简单且可以有效模拟船舶尾气扩散。并且进一步对后续模型的精确优化进行分析。