大地电磁三维正演聚集多重网格算法

为了加快大地电磁三维正演的求解速度,本文将一种新型的代数多重网格算法——聚集多重网格（aggregation-based algebraic multigrid, AGMG）算法引入大地电磁三维正演模拟中。首先从准静态条件下的麦克斯韦方程出发,利用交错网格有限体积法进行离散,并采用第一类Dirichlet边界条件形成大型稀疏复线性方程组;然后阐述AGMG算法的粗化策略和套迭代技术,并实施3种不同的AGMG求解算法：1）传统的V循环AGMG算法;2）AGMG预处理共轭梯度（AGMG-CG）;3）AGMG预处理广义共轭残差法（AGMG-GCR）。最终实现大地电磁法三维正演模拟。对典型地电模型进行正演模拟,并与已有的大地电磁三维正反演程序（ModEM）进行结果对比,以验证本文算法的准确性。另外,不同剖分网格和极化方式正演模拟结果与准残量最小化（QMR）迭代算法的对比表明,AGMG预处理求解算法（AGMG-CG、AGMG-GCR）不仅能够改善算法的稳定性,而且能够快速有效地求解正演问题;其中AGMG-GCR迭代次数更少,求解速度更快,误差衰减曲线更光滑,在144×152×104网格剖分情况下,相对于现有ModEM程序能够提高十几倍的计算速度,尤其适合大规模大地电磁三维正演问题。     

基于结构网格的溃坝水流数值模拟

针对溃坝水流数值模拟面临的复杂地形和不规则边界等问题,基于结构网格建立了适应复杂地形和不规则边界的溃坝水流数值模拟有限体积模型（HydroM2D）。模型基于具有守恒特性的二维浅水方程,利用HLLC格式的近似Riemann解计算网格界面通量,利用MUSCL-Hancock法不断向前积分,使模型在时空上具有二阶精度;对源项进行离散处理确保模型的稳定性;模型引入有效干湿边界和不规则地形边界处理方法,准确模拟了干湿单元的动态交替和复杂边界上的水流特性。最后分别利用水槽试验、物理模型和实际算例对模型进行验证。结果表明,该模型对不同情景下的溃坝洪水模拟结果和实测资料以及现有模型模拟结果具有较高的一致性,模拟精度较高,稳定性较好,具有推广应用价值。     

基于四面体的不规则表面文物体积计算

鉴于不规则表面的文物很难直接进行体积测量,提出一种从三角格网模型计算不规则表面文物体积的方法。该方法利用高精度三维激光扫描仪对复杂表面文物进行扫描获取三维点云数据,并通过对三维点云数据的处理和拓扑重建得到文物的三角格网模型,引入四面体的有向体积法,通过求四面体有向体积来计算文物三维模型的体积。同时,分析此类算法的误差,并在VC#2008环境下利用OpenGL对该三维模型进行显示。     

热带气旋的体积及与强度关系的研究

热带气旋(TC)的结构(含形态)与强度及其变化关系密切,著名的Dvorak定强技术即为TC形态(水平)变化与强度关系的生动描述,近年来水平尺度与强度变化的关系也渐受关注。然而,至今未涉及整体形态(即体积)与TC强度变化的关系。利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)0.25 °的ERA-Interim再分析资料,统计并初步分析了2006—2015年西北太平洋TC的外围水平尺度和“体积”的特征及其与强度的可能关系:水平尺度与TC强度的相关性总体较弱;而TC“体积”与强度的相关性更显著,且TC“体积”随强度增强而增大的关系适用于所有强度级别;此外,TC垂直尺度(正涡度区伸展高度)与强度也有一定的正相关,且在TC较弱时(台风强度以下)更显著。伴随较弱TC增强的主要是垂直尺度的增大,当TC达到台风强度后,与TC强度继续增强相伴随的主要是水平尺度的增大。TC“体积”能较好地综合表征水平尺度和垂直尺度与TC强度变化的关系,借助TC“体积”对TC强度预报有一定的参考价值。      

高阶正定守恒的中心约束多矩有限体积平流模式

采用新的均匀三点中心约束多矩有限体积方法（3-point Multi-moment Constrained finite-Volume scheme for Uniform Points with Center Constraints, MCV3_UPCC）,发展了一个三阶正定守恒的平流模式。三点多矩有限体积方法在单网格内定义等距的3个自由度,采用多矩约束条件并通过控制方程获得时间演变方程。新的三点中心约束多矩方法能在单网格内采用等距的3个点值及中心一阶、二阶导数作为约束条件进行空间4次多项式数值重构,获得3个自由度的时间演变方程;所构建的新数值方案具有三阶精度,边界通量连续性保证了其数值严格守恒。为了抑制该方法的非物理数值振荡,引入了边界保型限制器技术,它能够把数值解控制在既定物理场最小值（最小值为0时则保持数值正定）与最大值之间。数值试验表明新发展的三阶平流模式具有良好的计算精度,能够严格保持数值解的正定性和守恒性,同其他高精度平流模式相当,在实际大气模式水汽等平流输送应用中具备良好的发展潜力。      

辽宁阜新地区晚太古宙花岗质岩石在中地壳糜棱岩化过程中的体积亏损 …

对辽西阜新地区晚太古宙韧性剪切变形变质岩石岩石学,常量、微量和稀土元素地球化学和矿物学的研究表明,在中地壳环境下的韧性剪切变形变质进程中,岩石中的元素都发生了不同程度的变异,主要表现为随变形强度的增加ＳｉＯ２,Ｎａ２Ｏ,Ｚｒ等组分规律性减少,而Ａｌ２Ｏ３,ＣａＯ,ＦｅＯ,ＭｇＯ等常量元素、稀土元素以及Ｂａ,Ｃｒ,Ｓｒ,Ｎｉ,Ｒｂ等微量元素规律性增加,本文认为剪切变形变质岩石的成分变异不仅仅是流体作     

剪切带的流体－岩石相互作用

作为大陆岩石圈中的应变局部化带，剪切带中一般都渗透着大量流体。流体的来源与剪切带所处的构造背景、流变域和水文条件有关，而剪切带中流体的流动则受岩石的渗透率、孔隙度、孔隙性质、流体的扩散和渗透能力、环境的温压条件、应力或载荷的梯度等因素所制约。剪切带中流体的成分、通量及赋存状态或流动方式，直接影响着岩石的流变。由应变局部化及力学失稳所引起的化学不平衡和由流体与岩石的相互作用，使剪切带岩石的矿物成分和化学成分发生调整，其变异程度取决于原岩的性质、剪切的温压条件和流体的成分及通量等。由于流体的渗透流动和流体与岩石的相互作用使剪切带的体积有所变化，体积变化过程是一种自组织行为。较大的体积亏损，意味着剪切带中渗透过大量的流体，这对剪切带的流变行为、化学行为和成矿作用都有深刻的影响。     

溶气原油体积系数、密度的预测模型

从理论上探讨了天然气在原油中的溶解过程。溶气原油的体积变化主要与两个因素有关：(1)由于温度升高引起的体积膨胀,这种变化可用温度系数f(t)来描述;(2)由于气体溶解在原油中导致体积膨胀,这部分体积的变化可用天然气中各组分的液态表观摩尔体积(Vgmi)及各组分在原油中的摩尔溶解度(Ci)或气油比(RSi)来描述。利用理想溶液的体积加和原理,推导出了计算饱和原油的体积系数(B)和密度(dp)的理论方程。研究表明,将饱和原油的体积系数和密度表示为温度和各组分溶解度的函数比其他模型只用一个气体相对密度和一个总溶解气油比Rs更为合理。新模型适用于常规天然气和高含非烃气的非常规天然气。     

应变软化扩容对含随机缺陷岩石的渐进变形及破坏前兆特征的影响

在单轴平面应变压缩条件下, 采用FLAC模拟了剪切扩容对含随机缺陷岩石破坏前兆及变形特征的影响。密实的岩石服从莫尔库仑剪破坏与拉破坏复合的破坏准则, 破坏之后呈现应变软化-理想塑性行为。缺陷在破坏之后经历理想塑性行为。随着轴向应变的增加, 试样内部破坏的单元数目增加, 直到达到一个常数, 该常数随着扩容角的增加而增加。当扩容角较高时, 计算得到的泊松比在峰前就可以超过0.5;剪切扩容于峰前发生; 变形后试样的最终体积大于初始体积。剪切局部化(导致了毗邻块体之间的相对滑动)及剪切扩容(发生于剪切带内部)是非零扩容角试样峰后体积膨胀的原因。在峰前, 通过观察剪切应变增量、破坏的单元数目、侧向应变、计算得到的泊松比及体积应变可以发现, 扩容角越高, 试样破坏的前兆越明显。在低扩容角时, 由于弯曲的剪切带边界, 试样内部充分发展的剪切带的倾角比较分散, 剪切带的倾角更接近Arthur理论。      

甲玛铜多金属矿床夕卡岩形成及矿化过程中元素活动性定量讨论

地球化学开放系统是在地球化学过程中存在物质带入带出的系统,其质量平衡研究不仅可以定量考察物质的带入带出和体积变化,而且能够限定地球化学过程的机制,指示元素的地球化学行为,为成矿作用过程研究提供线索和背景信息。质量平衡方法已被国内外许多学者用来研究各种系统中的质量变化和体积变化,并取得了