SPH法在大坝表孔泄流数值模拟中的应用

主要对光滑粒子流体动力学(SPH)法进行研究,建立了大坝表孔泄流的光滑粒子模型。将SPH数学模型应用于拉西瓦水电站表孔泄流中,提出了采用补水边界的方法来满足库区恒定水位条件,模拟了表孔泄流的流场变化及粒子运动过程。通过与物理模型实测的压力值比较,堰表面压力变化基本一致。对模拟结果进行分析,表明光滑粒子流体动力学可用于高速水流的计算模拟研究。     

均匀介质中的F-K反偏移:基本概念、基本公式及其在非均匀介质中的应用

从经典的常速度F-K偏移成像理论公式出发,通过由垂直波数到角频率映射的途径首先建立了常速度F-K反偏移的基本理论公式和基本实现算法,然后再将其用于解决非均匀介质中的反偏移问题。与同样条件下的Kirchhoff型反偏移理论相比,在建立常速度F-K反偏移理论时没有引入任何近似。因此,所提出的是一个在均匀介质中严格精确的反偏移理论。对于一般条件下的非均匀介质,利用了在现代反射地震偏移理论研究中常用的局部化处理方法和相移加插值(PSPI)偏移的基本思想。具体地讲,在处理非均匀介质中的反偏移问题时假设偏移场的形成完全由局部薄板(层)中的速度结构决定。此外,还假设偏移场是速度的连续函数。因此,可以在局部薄板(层)中利用关于垂直坐标的Fourier变换和均匀介质中的频散关系,以及一组均匀参考速度来近似地构造出在不均匀速度模型中任意一个给定深度上的反偏移场。在算法上,在均匀介质中的F-K反偏移是一个一步过程,而在非均匀介质中基于PSPI的F-K反偏移是一个多步递归过程。为了实现反偏移必须要从速度模型的最大深度开始逐层地进行插值和反向相移计算,直至到达地表为止。     

基于卫星资料的青藏高原卷云特性研究北大核心CSCD

青藏高原(下称高原)地区是中国气候的敏感区,为准确认识其上空的卷云特征,利用MODIS的M YD06二级云产品数据,对高原地区卷云的概率分布、云顶高度、粒子有效半径以及光学厚度进行了统计分析。结果表明:(1)卷云在3月和4月出现概率最高,10 12月出现概率最低。在全年中,卷云概率分布为双峰型,1 4月为一个高峰期,7 8月为另一个高峰期;两个低值期出现在5 6月和912月。(2)6月和10月卷云云顶高度的概率分布会产生显著的变化。卷云云顶高度平均最大值出现在7 8月,最小值出现在1 2月。(3)卷云的粒子有效半径主要分布在5~40μm之间,15~25μm间概率最大。卷云粒子尺度平均最大值出现在8 9月,最小值出现在12月至次年2月。(4)卷云的光学厚度主要分布在0~40之间,0~10间概率最大。卷云光学厚度最大值出现在8 9月,最小值出现在12月至次年2月。     

沙尘和霾气溶胶的物理特征比较

粒子尺度谱和复折射率指数是描述大气气溶胶的基本物理参数,也是遥感大气气溶胶光学厚度的基本假定量,决定了光学厚度遥感的准确程度。本文分析了中国气溶胶遥感网反演的北京周边的沙尘和霾天气下大气气溶胶的体积谱和复折射指数,结果表明:沙尘和霾天气下气溶胶的体积谱均呈现双峰对数正态分布,霾气溶胶粒子体积谱在细模态(0.1～1μm)和粗模态(1～10μm)的占比大体相当,沙尘气溶胶粒子体积谱中粗模态占比远远高于细模态,以粗粒子为主;将实际测量的复折射率同HITRAN 2008数据库中各种类型的气溶胶复折射率光谱数据相比,类沙尘粒子的复折射指数同沙尘气溶胶最为接近,水溶性粒子同霾气溶胶最为接近,在大气气溶胶遥感中如果缺少复折射率的光谱数据,可考虑将类沙尘粒子和水溶性粒子的复折射率光谱数据(0.2～40μm)外推近似代替沙尘和霾气溶胶用于紫外和红外遥感。本研究可为利用紫外光谱和红外光谱定量遥感沙尘和霾气溶胶研究提供参考和依据。     

浪花和飞沫水滴在海面大风边界层中的垂直传输

对我们在南海海域建立的大气边界层观测站的资料进行分析表明,在冷涌和热带气旋（包括强台风）过境的大风期间,在边界层底层10 min平均的水平风速u基本不随高度而变,甚至大都伴随有明显的上升气流w。而且风场脉动中含有强相干性的阵风扰动（ v _g,频率位于1/60~1/600 Hz频段）,以及近于随机性的高频湍流脉动（ v _t,频率大于1/60 Hz）,它们的特性以及w都可以很好地用水平风速u来参数化表示。取实测的（u,w）和脉动 v '= v _g+ v _t,或取实测的u与参数化的 v _g、 v _t和w,应用拉格朗日随机模式作数值模拟,结果表明:由破头浪发射出来的浪花和飞沫水滴（半径r_p为10~500 μm）有相当大的一部分可以飞离大气底层而进入100 m高以上的大气中,继而对进入大气中的海盐气溶胶通量有重要贡献,不可以被忽略。在水滴的垂直传输过程中,阵风扰动起了极重要的作用,而在w>0且较显著时w更起重要作用。我们对上扬率（可上升至100 m以上高度的水滴数与由海面发射出的水滴数之比）作出了初步的参数化公式,有很高的精度,主要的参量是无量纲量u2/（r_qg）,其中r_p和g分别是水滴半径和重力加速度。     

基于改进RBF神经网络的GNSS高程拟合

针对传统的RBF神经网络模型在GNSS高程拟合中拟合精度较低、稳定性较差、相关因子需提前人为设置等问题,通过将改进的自适应权重粒子群优化算法与MATLAB RBF神经网络函数newrb相结合,实现RBF神经网络函数模型中隐含节点数和SPREAD值的自动优化选取,提高算法在GNSS高程拟合中的精度和稳定性。通过实例分析,该方法拟合精度高,可达到mm级精度,相对于传统的二次多项式模型精度提高17%,稳定性良好。     

基于高斯混合模型的抗差Bayes滤波在动态导航中的应用

在动态环境下导航定位受到很多因素影响,且异常噪声会严重影响导航滤波结果。通过研究Bayes滤波的抗差方法,在导航观测方程中采用高斯混合模型,对混合模型不确定度参数采用层次模型实时估计。借助指示变量进行模型变换,削弱导航过程中异常噪声的影响。并采用Rao-Blcakwellized粒子采样方法,求取复杂、非标准形式的状态后验分布。最后通过卫星导航以及组合导航实验算例,分析验证了基于高斯混合模型的Bayes滤波在动态导航定位中的抗差性能。     

基于SPH-ALE方法的浮力摆水动力数值模拟

基于光滑粒子流体动力学-任意拉格朗日欧拉(SPH-ALE)方法建立二维数值波浪水槽,在控制方程中引入近似黎曼解替代人工黏性,采用排斥力边界条件防止流体粒子穿透固边界,采用指数型衰减函数设置海绵层以消除水槽末端的波浪反射。应用所建立的数值模型对规则波传播及其与浮力摆摆板的相互作用进行了水动力数值模拟,结果表明:文中SPH-ALE模型能够较精确地模拟波浪传播,合理地复现波浪与浮力摆摆板相互作用的物理过程。     

巴基斯坦雷克迪克斑岩型Cu Au矿集区典型矿床闪长岩Pb、Sr、Nd同位素组成特征及其示踪意义

雷克迪克斑岩型Cu-Au矿集区是巴基斯坦最重要的斑岩型Cu-Au矿产地之一,发育20个斑岩型Cu-Au矿床(点),其中包括世界级的H14、H15矿床。本文在前人研究基础上重新分析探讨了Pb、Sr、Nd同位素的组成特征,计算了铅同位素的H-H单阶段演化模式年龄,以及Pb、Sr、Nd同位素的μ、ω、Th/U、△α、△β、εSr、εNd等重要参数。研究结果表明,雷克迪克矿集区成矿物质主要来源于受岩浆作用控制的壳幔混合物质,是新特提斯洋岩石圈俯冲及再循环或幔源岩浆注入地壳的结果。该矿集区的含矿斑岩可能是在岛弧碰撞造山带演化过程中伴随着特提斯构造域的演化而形成的,属于洋壳俯冲消减和大陆碰撞过程中导致地壳增生加厚的结果,它们与扬子地块具有亲缘关系,属于特提斯构造区,构成了特提斯构造域多岛洋体系的组成部分之一。该矿集区的铅主要为混入了放射性成因Pb的混合铅,具有典型DUPAL异常的特征。其中,异常铅(放射性铅)来源于富含U、Th的上地壳物质,而DUPAL异常可能直接产生于欧亚大陆南缘EMII与DM的混合源区,并以异常铅的形式表现出来。     

溃坝洪水演进的光滑粒子流体动力学分析

传统GIS在实现溃坝洪水过程模拟时通常是采用无源淹没分析或有源淹没分析方法,这些方法忽略了洪水演进过程中的物理学与动力学因素,模拟结果的时效性、可靠性较差,表达效果也较为简单。针对此问题,该文提出结合光滑粒子流体动力学方法与GIS相关技术实现溃坝洪水演进的三维动态可视化及分析,以光滑粒子流体动力学生成的海量多维时空序列流体粒子数据为基础,研究了粒子数据的建模及时空数据的时空建模技术。最后在自主研发的系统中实现了溃坝洪水演进的三维动态可视化表达及分析,应用效果良好。