地球能量失衡与全球变暖

地球系统能量收支平衡即能量守恒,在大气顶部,入射的太阳辐射与出射辐射(包括反射的太阳辐射和地气系统发射的长波辐射)基本平衡.但是近百年来人类活动向大气排放的温室气体明显增加,例如CO2从工业革命前(1750年)的280×10-6,到2019年的(410±0.2)×10-6,增加148％;CH4和N2O增加了260％和1...     

能量守恒的自适应网格模式在南海月平均流计算中的应用

本文在正压原始方程的基础上发展了一套适用于自适应网格坐标的自适应网格模式。该模式保持了笛卡尔坐标系下原有的整体积分性质。由于自适应网格与计算区域边界相重合，因而该模式可用于具有复杂形状的区域边界的计算问题。本文将其用于南海月平均流的数值模拟，取得了良好的效果。     

再论全球变网格多层原始方程差分模式的设计

在修正的MM4和一个有限域变网格差分模式的基础上,设计了全球变网格多层原始方程差分模式。可以证明：设计的模式具有质量、能量守恒等整体性质,并具有正确的动、位能转换关系。为了克服高纬地区经线辐合带来的时间步长须取得很小的问题,给出了不进行滤波处理并仍能保持整体性质的解决办法。     

基于能量守恒的星间距离变率与地球重力场频谱关系的建立与分析

基于能量守恒原理,建立了SST-ll星间距离变率观测噪声谱与重力场误差谱的关系,以GRACE相关指标模拟分析了卫星间距、卫星高度和距离变率精度对恢复地球重力场的影响。结果表明,增大卫星间距可提高恢复低阶次位系数的精度,卫星间距超过500 km对提高恢复重力场精度的作用已不明显;降低轨道高度可提高恢复高阶次位系数的精度,卫星高度每降低100 km,恢复位系数的有效阶次提高20阶以上;提高星间距离变率精度可大幅度提高恢复重力场的精度,距离变率精度每提高一个量级,恢复位系数的有效阶次提高约28阶。将模拟结果与GGM02S和EIGEN-GRACE02S模型进行比较,初步验证了本文方法的可行性。     

基于方差分量估计的CHAMP重力场恢复方法

基于德国慕尼黑技术大学(TUM)提供的100 d的CHAMP卫星几何法轨道和GFZ提供的加速度计数据,计算出了50×50阶地球重力场模型XISM-CHAMP01,并与EIGEN-CG03C、EIGEN-CHAMP03S、EIGEN2、EIGEN1S、EGM96模型进行了比较。结果表明,XISM-CHAMP01模型精度明显优于相同阶次EGM96模型和EIGEN1S模型,并与EIGEN2模型精度相当。     

在均匀经纬度网格中计算高纬纬向差商的问题

针对在高纬地区计算纬向差商时,常须把时间步长取得很小,或采取Fourier滤波的问题,提出了可以避免这些困难的差分格式。这种格式可以根据任何给定的、稳定的差分格式构造。在形式上它和后者相同,但要求调整网格距,使之可以取和中纬地区同样大的时间步长,并满足计算稳定性条件。在计算中它很有用,也很方便,几乎没有额外的运算量。而且,如果所根据的格式具有质量或能量守恒性质,新格式也同样具有。     

CHAMP卫星能量守恒方程及其误差分析

利用CHAMP卫星轨道和加速度计数据恢复地球重力场模型的一种有效方法是能量守恒方法。本文详细给出了能量守恒方法的基本原理和数学模型，推导了惯性系和地固系下的能量守恒方程，并将其表示成三维直角分量的形式。论文最后分析了能量方程中各项误差影响。     

星间距离影响GRACE地球重力场精度研究

利用改进的能量守恒法,基于不同星间距离反演了120阶GRACE地球重力场.模拟结果表明:第一,基于相同的GRACE核心载荷精度指标反演长波(L≤20阶)地球重力场时,随着星间距离逐渐增大(110～330 km),累计大地水准面的精度依次提高.在20阶处,基于110 km星间距离反演精度为0.052 cm,基于220 k...     

直剪试验下粗粒土能量演化与强度参数关系研究

为探索剪切过程中粗粒土能量演化与强度参数间关系,采用直剪试验对粗粒土的能量演化过程及强度特性进行分析,根据能量守恒原理,结合Mohr-Coulomb强度准则,推导能量与强度参数能量平衡方程,建立了理论模型与适用模型并对模型进行论证与分析,探讨粗粒土能量与强度参数的定量关联,结合MATLAB分析函数,对模型应用进行探讨。研究结果表明:因棱角型颗粒能量演化过程剧烈,棱角型接触颗粒强度参数取值大于圆型,达到应力峰值临界状态外力做功能量大;不同法向应力下,最后一阶段外力做功F(c, φ)与强度参数值呈线性关系,随强度参数值增加而增大,其偏微分方程将无限收敛于定值f(c_α, φ_β)。研究结果可用于分析路基填料受剪情况与能量演化过程,反演满足工程需要的强度参数值。     

Vibration analysis of steel structures including the effect of panel zone flexibility based on the energy method

New approximate formulas are proposed to determine the natural frequencies of structures considering the effects of panel zone flexibility and soil-structure interaction. Several structures with various earthquake resisting systems are idealized as prismatic cantilever flexural-shear beams. Floor masses are considered as lumped masses at each story level and masses of columns are evenly distributed along the cantilever beam. Soil-structure interaction is considered as axial and rotational springs, whose potential energy are formulated and incorporated into overall potential energy of the structure. Subsequently, natural frequency equations are derived on the basis of energy conservation principle. The effect of axial forces on natural frequency is also considered in the proposed formulas. Using the method presented in this study, natural frequencies are computed using a simplified method with no complex numerical modeling. The proposed formulas are verified via experimental and numerical methods. Close agreement between the results from these three approaches are observed. Furthermore, the effects of panel zone flexibility, continuity plates and doubler plates on the natural frequencies of buildings are investigated.