完全匹配层吸收边界在孔隙介质弹性波模拟中的应用

模拟弹性波在孔隙介质中传播,需要稳定有效的吸收边界来消除或尽可能的减小由人工边界引起的虚假反射. 本文在前人工作基础上,首次建立了弹性孔隙介质情况下完全匹配层吸收边界的高阶速度-应力交错网格有限差分算法,并详细讨论了完全匹配层的构建及其有限差分算法实现. 首先,本文通过均匀孔隙模型的数值解与解析解的对比,验证所提出的数值方法的正确性;然后,本文考察了完全匹配层对不同入射角度入射波和自由表面上的瑞利波的吸收性能,将完全匹配层与廖氏和阻尼吸收边界进行了对比,研究了这三种吸收边界在不同吸收厚度情况下对弹性波吸收能力. 数值结果表明,在孔隙介质中,完全匹配层作为吸收边界能十分有效地吸收衰减外行波,无论对体波还是面波,是一种高效边界吸收算法.     

北京精细下垫面信息引入对暴雨模拟的影响

首先根据2000年环北京实际的精细下垫面布局资料（500m分辨率）,按美国USGS陆面资料分类标准（25类）对其提供的全球30 s经纬分辨率（≈1 km）下垫面分类资料进行了更新设计.进而针对一个北京夏季暴雨过程,利用10:3.3km双向双重嵌套的MM5V3.6-Noah LSM陆气耦合模式进行24h数值对比试验,研究了北京精细下垫面信息引入对暴雨的影响.分析表明：新设计的陆面资料更真实地反映了环北京区域的下垫面结构,尤其针对北京城区面积迅增特征;同时还修正了原资料将亚洲中纬度区域落叶阔叶林下垫面类型归属为热带(或亚热带)稀疏大草原类型的问题.其在数值天气模式中的引入会对短期暴雨过程的发生发展产生重要影响.对此次暴雨主要降水中心的模拟,12h差值分布范围远达30km以上,中心值相对差异可达30%.研究发现在城市下垫面和大气相互间存在一个重要的相互影响机制,即由于城区面积的扩大会导致自然植被减少,进而会减少地表蒸发及相应局地大气水分供应、加深边界层高度并增强大气水汽混合,这不利于降水的发生发展.     

全新世初期气候的数值模拟研究

本文尝试用一个完全耦合的大气-海洋-植被模式(Atmosphere-Ocean-Vegetation General Circulation Model, AOVGCM)模拟全新世初期的地球气候.模拟结果表明,耦合模式成功地再现了全新世初期复杂气候条件下的基本特征,为研究这一时期的气候状况提供了重要的模型支持.就全球平均而言,11ka BP冬季地表气温比现代约低1.6 K,夏季比现代低约0.3 K;大气温度从低层到高层有不同的表现,高层反映了太阳辐射的重要作用,而低层气候对下垫面（如冰川、植被和海洋等）的影响比较敏感.从区域分布来看,11 ka BP冬季大部地区比现在偏干,但热带太平洋和南半球少部地区降水偏多;夏季大部地区比现在偏湿,亚洲和非洲季风偏强,主要的季风区降水偏多.     

井地电阻率法歧离率确定高阻油气藏边界

根据油气藏的特征,抽象出地球物理模型,利用有限元软件FEPG对三维油气藏模型的稳恒电流场进行了数值模拟.根据井地电阻率法计算结果,定义了一种新的参数歧离率,分析了不同深度油气藏和油气藏偏离钻井位置时歧离率的变化规律,并利用该参数及其梯度确定油气藏边界范围.理论分析表明,参数歧离率可很好地突出油气藏异常并确定其横向边界范围.     

有限元方法在地震孕育过程与前兆机理研究中的应用进展

有限元方法的基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、 且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。 有限元方法是目前应用最为广泛的数值模拟方法, 由于能够将复杂介质的力学本构关系及边界条件问题转化成为常规问题的计算程序, 所以越来越多的地震学者将其应用于地震成因与前兆机理研究中。 该文着重介绍了有限元数值分析方法及其模拟在地震孕育过程与前兆机理研究中的应用进展, 并提出开展小尺度规模如岩石中矿物颗粒之间的力学行为的有限元模拟研究等几点建议。     

基于栅格叠合的沉积物底质图生成方法

文章提出了一种基于GIS空间插值和栅格图叠合技术,分析生成沉积物底质图的方法,并以曹妃甸海区为例,以170个海底表层沉积物样的粒度分析结果为依据,应用本文设计的方法生成这一海区的底质分布图,并用预留的20个采样点进行了精度分析和检验,在此基础上比较了不同的空间插值方法对生成的底质图结果的影响.结果显示出这一方法成图速度快、自动化程度高,但也存在对原始数据精度要求高、插值方法带来误差等问题.在借鉴传统底质图生成方法的基础上,运用三维TIN模型对成图结果进行改进,最终形成一种结合地貌要素的栅格叠合的沉积物底质图生成方法.     

冷空气侵入的暴雨过程物理量场变化与诊断分析

通过对近年的几次有低层冷空气侵入的暴雨天气过程进行数值模拟和诊断分析,发现很多暴雨天气过程都与冷空气侵入有密切关系,连续暴雨过程是在较好的水汽条件和不稳定层结条件下发生的,K指数、Q矢量辐合、螺旋度、水汽通量辐合、涡度和上升速度等物理量大值区的范围和演变趋势,同暴雨范围及演变趋势基本一致;暴雨区上空有高位涡柱存在,并有自低层到高层的高位涡上传。     

一次新型液态CO2播撒效果的数值模拟

利用三维积层混合云人工增雨数值模式对2002年7月11日的一次天气过程进行了由播撒液态CO2引起的微物理量变化及云动力影响的数值模拟。结果表明:播撒后,云中最大上升气流速度增大,由未播撒时的0.37 m/s增大到播撒后的0.54 m/s,播撒使云中出现最大上升速度W的时间比未播撒提前了4 min,表明播撒液态CO2影响了云的动力过程。同时与未播撒相比:云中雨水含量最大值由1.04 g/kg增加到1.40 g/kg;冰粒子含水量的出现提前了88 min,最大值的出现提前了76min;冰粒子浓度的出现提前了72 min,最大值的出现提前了72 min;雪粒子含水量的出现提前了72 min,最大值的出现提前了128 min;云水含量最大值由1.21 g/kg减小到0.87 g/kg。证明了播撒液态CO2后可影响云的微物理过程,从而导致地面降水的增加。     

Numerical and experimental study of a flapping foil generator

The energy extraction performance of a flapping foil generator is studied through experiment and numerical simulation. A practical flapping foil generator has been proposed. The heave motion and the pitch motion of the foil are adjusted through a crankshaft-like structure. The heave and pitch motions of the foil are transferred to the rotational motion of the main shaft. A pair of gears is adopted to increase the pitch angle. A prototype with pitch amplitude θ₀ = 60^∘ has been built and the experiment is carried out in a tunnel. The overall performance of the mechanism has been analysed. Good agreement of numerical results and experiment data has been found. Further simulations with larger pitch amplitudes are carried out. It is found that higher efficiency can be achieved with larger pitch amplitude at medium frequency.     

A survey of numerical methods for stochastic differential equations

The development of numerical methods for stochastic differential equations has intensified over the past decade. The earliest methods were usually heuristic adaptations of deterministic methods, but were found to have limited accuracy regardless of the order of the original scheme. A stochastic counterpart of the Taylor formula now provides a framework for the systematic investigation of numerical methods for stochastic differential equations. It suggests numerical schemes, which involve multiple stochastic integrals, of higher order of convergence. We shall survey the literature on these and on the earlier schemes in this paper. Our discussion will focus on diffusion processes, but we shall also indicate the extensions needed to handle processes with jump components. In particular, we shall classify the schemes according to strong or weak convergence criteria, depending on whether the approximation of the sample paths or of the probability distribution is of main interest.