边坡稳定分析的自适应性局部网格加密解法

常规的有限元强度折减法在确定边坡塑性区时,不能直观地反映出塑性区的形状和滑裂面位置,计算结果精度低。在塑性区范围内进行网格局部加密,不仅使安全系数的计算精度大幅度提高,而且可求出滑裂面的形状和位置。针对求解塑性区搜索滑裂面这一具体问题,提出塑性应变界限值网格加密准则,采用自适应性网格局部加密技术求解边坡的滑裂面和稳定安全系数。数值计算结果表明,所提出的加密准则能正确地确定滑裂面的形状和位置,计算所得稳定安全系数和理论稳定安全系数仅相差0.2 %。     

多重网格区域分裂分布式计算

对分布式多重网格计算进行了研究.其顺序算法描述的是非递归形式, 算法并行化是基于区域分裂实现的.网状拓扑结构组织在多处理机上, 并行算法映射到多进程上, 在一定程度上显著提高并行化速度和并行化效率      

顺层岩质边坡渐进破坏及失稳机理的数值模拟研究

提出了利用Lagrangian乘子网格来模拟顺层边坡层间结构面接触行为的方法,并推导了考虑接触约束的Lagrangian控制方程的弱形式及其有限元离散方程。Lagrangian乘子网格容许界面出现较大的切向滑移,较好地解决了接触问题中的高度非线性和响应不平滑性。应用以上方法对沪－蓉－西高速公路某顺层岩质高边坡进行了数值模拟分析,得到了临滑状态下的位移场、应力应变场、结构面上的接触状态、层间滑移距离以及接触摩擦力的分布规律。数值模拟结果表明,顺层岩质边坡的破坏是一个渐进的过程,由最初的层间错动,发展为顺层蠕滑,最后在坡底剪出而破坏;其破坏型式由最初的顺层滑动逐步向溃曲破坏转化。     

含裂纹故障多自由度齿轮系统的动力学分析

为探讨齿轮系统裂纹故障的非线性动力学机理,研究含裂纹故障的四自由度齿轮系统的动力学特性,考虑时变啮合刚度及非线性间隙的影响,建立含裂纹故障的齿轮四自由度啮合耦合动力学模型,分析裂纹故障对系统啮合刚度的影响;采用谐波平衡法给出系统的解析解,分析裂纹故障及齿轮系统参数对齿轮传动系统的动力学行为的影响.结果表明,裂纹故障能够引起齿轮系统的幅值跳跃、分岔现象和系统共振,从而为齿轮箱的设计及裂纹故障的诊断提供依据.     

“20110901”温带风暴潮过程天气形势分析及数值预报研究

对2011年9月1日在渤海发生的一次较强温带风暴潮过程的成因及发展情况进行了深入的研究,并对此次温带风暴潮的预报情况进行了较为详细的数值研究分析和总结。从数值预报的结果来看,两套温带风暴潮数值预报模式都表现出较好的预报能力,特别是对于此类移动速度较为稳定的温带系统,预报时效可以延长到24 h左右。通过总结近10年来我国渤海典型温带风暴潮过程的致灾特点发现:冷空气和低压配合对渤海特别是渤海湾产生的温带风暴潮灾害性影响不容小觑,夏半年时更要注意中尺度对流天气叠加在气旋天气系统上对灾害的放大作用。     

基于非结构网格的电阻率三维带地形反演

地表起伏地形在野外矿产资源勘察中不可避免,其对直流电阻率法勘探影响巨大.近年来,电阻率三维正演取得诸多进展,特别是应用非结构网格我们能够进行任意复杂地形和几何模型的电阻率三维数值模拟,但面向实际应用的起伏地形下电阻率三维反演依然困难.本文基于非结构化四面体网格,并考虑到应用GPS/GNSS时,区域地球物理调查中可非规则布设测网的实际特点,实现了任意地形(平坦或起伏)条件下、任意布设的偶极-偶极视电阻率数据的不完全Gauss-Newton三维反演.合成数据的反演结果表明了方法的有效性,可应用于复杂野外环境下的三维电法勘探.     

起伏地表频域/时域航空电磁系统三维正演模拟研究

由于航空电磁系统具有工作频率低、时间延迟短等特点,地形对航空电磁响应有很大影响,忽略地形影响会给航空电磁数据解释造成很大误差.本文将基于非结构化网格的矢量有限元法应用于模拟起伏地表条件下频域/时域(FD/TD)三维航空电磁系统响应.该方法由于采用非结构网格,与传统的结构化网格电磁正演算法相比,能更好地拟合地形和地下不规则异常体,提高对不规则地形和地下介质航空电磁响应的计算精度.通过将计算结果与半空间模型的半解析解及已发表的结果进行对比,检验了本文算法的精度.通过对典型山峰和山谷地形航空电磁响应分析对比,总结了地形对航空电磁响应的影响特征.研究结果对航空电磁地形效应的识别和校正具有指导意义.     

基于CityGML的明清古建筑三维语义模型扩展及转换研究

针对现有的大量古建筑三维模型缺乏语义信息,不利于精细化和智能化管理等问题,对城市地理标记语言(City Geography Markup Language, CityGML)定义的建筑物模型进行了语义扩展,提出了一种从古建筑几何模型自动识别语义对象并转化为CityGML扩展模型的方法。首先,总结我国明清古建筑构件的共有特征,并使用CityGML的应用领域扩展机制增加斗拱、梁、柱、台基等古建筑通用对象的几何和语义表达。其次,利用古建筑Mesh模型各面片的法向量、坐标范围等特征和自定义规则提出了一套古建筑屋顶、墙面、立柱、门窗等语义对象自动识别方法。最后,依据CityGML扩展模型设计规范,从识别对象自动构建出几何语义一体化表达的古建筑三维模型。采用2个不同风格的古建筑模型进行语义对象提取和CityGML模型生成实验,使用本文提出的Mesh模型到CityGML LoD3扩展语义模型转换方法能够自动提取屋顶、墙面、台基等9类语义对象,每个Mesh模型能转换并生成400多个包含语义信息的平面多边形,95%以上的面片能正确识别。结果表明本文设计的CityGML扩展模型能够有效支持古建筑模型典型构...     

滨海电厂增温对浮游动物群落粒径结构及采样网目选择的影响

Zooplankton samples were collected using 505, 160 and 77 μm mesh nets around a power plant during four seasons in 2011. We measured total length of zooplankton and divided zooplankton into seven size classes in order to explore how zooplankton community size-structure might be altered by thermal discharge from power plant. The total length of zooplankton varied from 93.7 to 40 074.7 μm. The spatial distribution of mesozooplankton(200-2 000 μm) populations were rarely affected by thermal discharge, while macro-(2 000-10 000 μm)and megalo-zooplankton(10 000 μm) had an obvious tendency to migrate away from the outfall of power plant.Thus, zooplankton community tended to become smaller and biodiversity reduced close to power plant.Moreover, we compared the zooplankton communities in three different mesh size nets. Species richness,abundance, evenness index and Shannon-Wiener diversity index of the 505 μm mesh size were significantly lower than those recorded from the 160 and 77 μm mesh size. Average zooplankton abundance was highest in the 77 μm mesh net((27 690.0±1 633.7) ind./m~3), followed by 160 μm mesh net((9 531.1±1 079.5) ind./m~3), and lowest in 505 μm mesh net((494.4±104.7) ind./m~3). The ANOSIM and SIMPER tests confirmed that these differences were mainly due to small zooplankton and early developmental stages of zooplankton. It is the first time to use the 77 μm mesh net to sample zooplankton in such an environment. The 77 μm mesh net had the overwhelming abundance of the copepod genus Oithona, as an order of magnitude greater than recorded for 160 μm mesh net and 100% loss through the 505 μm mesh net. These results indicate that the use of a small or even multiple sampling net is necessary to accurately quantify entire zooplankton community around coastal power plant.     

波浪滑翔机推进装置翼片的启动阶段水动力学分析

波浪滑翔机直接利用波浪能实现大范围长距离的机动运动观测,在海洋环境观测中可以发挥重要的作用。本文对波浪滑翔机推进装置在启动阶段的翼片的水动力学行为进行了研究。以波浪滑翔机水下推进装置的翼片为研究对象,运用雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS),对给定垂荡和摆动运动的翼片水动力学进行了水动力分析和仿真,模拟了单个翼片、纵向阵列多翼片的运动状况,得到推进装置翼片附近的压力分布和整体推进动力,分析翼片间距变化在启动阶段对推进力的影响作用。通过该研究工作为深入理解波浪滑翔机推进装置工作状态提供了理论依据。