岩浆物理性质和流体动力学研究

本文评述了岩浆物理性质和流体动力学应用于火成岩岩石学研究的新进展，并强调了其地质成果。岩浆的密度和粘度是岩浆两个最重要的物理性质，岩浆密度和粘度的变化对岩浆流体动力学习性以及产生火成岩的多样性起了重要作用。岩浆房中的双扩散对流、岩浆房的再充填以及边界作用等是岩浆流体动力学的重要机制，对它们的研究，使人们对火成岩的成因和演化以及地球动力学产生了新的认识。本文还概述了流体动力学机制的主要地质结果，如：地幔对流、成矿作用、带状岩浆房、层状侵入体以及火山岩中的流体动力学等。但直到目前，岩浆流体动力学机制及其应用仍是一个崭新的研究领域。     

盆地流体动力学演化及其成矿效应——以广东富湾-长坑银金矿床为例

文章以广东富湾－长坑层控银金矿床为实例，基于各阶段盆地中温度场，压力场和流动场的动力学演化过程与成矿效应的研究，发现盆地流体转变为成矿流体具有漫长的演化与更迭历程；构造演化和盆地的沉积充填特征，不仅直接影响着流体在盆地中的流动样式，而且直接影响着成矿物质空间存在形式的变化以及“流体－岩石”体系中各要素间的再分配。流体的大规模活动及大型矿床的形成与大幅度的构造运动，沉积作用，岩浆活动，火山活动等宏观地球动力作用有关，盆地边缘沟通深部的垂向断裂与浅部不整合面－侧向断裂交汇地段是成矿物质堆积的最佳场所。     

耀斑大尺度电流片的湍流耗散和能谱分析

磁重联在宇宙的许多动力学现象中都是非常核心的过程.磁流体动力学(MHD)数值模拟是研究磁重联过程以及相应物理图像的一种很有效的手段.通过不同的参数组合,来研究MHD数值模拟中磁雷诺数和空间分辨率对磁重联率、数值耗散和能谱分布的影响.对得到的数据进行分析后,发现磁雷诺数对磁重联率和能谱分布有一定的影响.磁雷诺数越大,磁重联过程进入非线性阶段所需的特征时间越短,磁重联率就越早发生跃升.磁雷诺数R_m对耗散开始发挥作用的Kolmogorov微观尺度l_ko有明显影响:R_m越大,l_ko就越小.研究了磁重联过程中包括数值耗散在内的额外耗散对重联过程的影响.结果表明,撕裂模不稳定性开始之前的额外耗散以纯数值耗散为主,撕裂模不稳定性出现之后,额外耗散出现同步跃升,说明不稳定性导致的湍流明显增强了耗散的效果,相当于在局部湍流区引入了超电阻.能谱分析进一步表明,大尺度电流片的l_ko完全可能出现在宏观的MHD尺度上.     

基于SPH法的单轴压缩岩样破坏过程中应变局部化和能量释放数值模拟

本文采用自主编写的光滑粒子流体动力学法程序,在平面应变单轴压缩条件下,开展了非均质岩石试样破坏过程中剪切带、声发射数及应变能释放量的演变规律研究,探讨了形状参数和Weibull分布函数的定位参数的影响,而过去的研究更多地关注形状参数的影响.仅粒子的黏聚力被认为服从Weibull分布.当粒子破坏后,粒子的黏聚力跌落至残余值,在此过程中,最大主应力(即第3主应力)保持不变.得到了下列结果.随着定位参数的增加,破坏粒子的分布由弥散向集中转变,岩样的纵向应力峰值增加.每20个时步数目的全局最大声发射数和全局最大应变能释放量均发生在峰后应力迅速跌落过程中,与二者有关的8个量随形状参数或定位参数的演变规律较为复杂,这应与岩样破坏形态的多样性有关.     

基于流体动力学数值模拟的海水层反射地震研究

由于多种海水运动同时存在以及地形的影响,海水层结构非常复杂,解释海水层地震相,分析海水运动过程是地震海洋学研究的新方向.本文提出结合流体动力学数值模拟与反射地震正演分析海水层地震相的方法.首先,对地形和流体建模,得到特定条件下流体运动状态;然后用反射地震正演将模拟获得的海水层温盐剖面转换为反射地震数据;进一步和实际测量得到的地震海洋学剖面进行对比,分析地形、海水运动对海水层地震相的影响.以内孤立波浅化过程为例,通过流体动力学数值模拟,获得其浅化过程中出现的下沉型、分裂、转换型三个阶段的海水层剖面;对温盐剖面进行反射地震正演,分析浅化不同阶段海水层反射几何形态、反射结构等特征.这种新方法有望解释复杂地震海洋学图像,深化海底地形对海水运动影响的认识.     

风沙环境中公路风沙灾害的数值模拟

为揭示沙漠公路两侧风沙流场的空间分布特性,采用欧拉-拉格朗日方法,把气流作为连续介质,把沙粒作为离散体系,利用ANSYS标准k-ε湍流模型和DPM离散相模型,模拟了不同沙粒粒径(150、200、250、300、350μm)、不同摩阻风速(0.20、0.35、0.50、0.65、0.80 m·s^-1)、不同挡风墙高度(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 m)以及不同挡风墙开孔情况下的公路路基附近的沙粒跃移运动,统计了挡风墙前后的沙粒数目,给出了公路路基坡脚和坡顶等典型断面上的气流速度廓线。结果表明:气流通过挡风墙顶部时受压加速,有利于沙粒的输送,而在挡风墙前部气流遇阻减速,形成沙粒堆积。随着沙粒粒径的变大,沙粒跃过挡风墙的能力逐渐变低;随着摩阻风速的变大,气流输运能力增强,更多沙粒越过挡风墙;随着挡风墙高度的增加,阻挡沙粒数亦逐渐增多;挡风墙开孔的位置和大小亦影响着沙粒的运动。这表明离散相模型对复杂下垫面风沙跃移运动的计算具有良好的效果。     

水下油气泄露的研究进展

从试验,积分羽流模型耦合油粒子模型,以及计算流体动力学模型方面综述了国内外水下油气泄露的研究进展。介绍了国家海洋环境预报中心的溢油应急业务化数值预报服务和基于计算流体动力学模型的环境风险评估方法。     

浅水浮式风机基础水动力特性及波浪荷载的CFD数值分析

采用计算流体动力学(CFD)方法对OC4-DeepCwind半潜式风机基础在30～100 m水深下的水动力特性和非线性波浪荷载进行了研究。基于验证的数值波浪水池,通过结构自由衰减运动及规则波下浮式基础的幅值响应算子(RAO)计算,分析了浮式风机基础的结构动力特性及水动力特性随水深的变化规律,研究了浅水条件下非线性波浪荷载特征。研究结果表明,随着水深的减小,风机基础结构垂荡固有周期略有增大,垂荡和纵摇的阻尼比均呈现逐渐增大的趋势;与黏性流理论计算结果相比,势流结果在浅水波浪工况下对垂荡和纵摇RAO存在显著低估;在浅水波浪作用下,风机基础所受波浪荷载的三倍波频成分占比可超过5%,体现了浅水条件下波浪与结构之间较强的非线性作用。     

小波变换在HT-7Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中的应用

将Gauss复小波变换方法成功地应用于HT-7Tokamak磁流体动力学振荡动态频谱分析中.研究结果表明,这种方法具有较好的时间分辨率和空间分辨率,比较适用做动态频谱分析.对典型放电数据的分析结果表明, m=1模的振荡频率与等离子体压强梯度有着密切的关系.