基于GPU的大规模爆炸效果模拟

提出一种基于图形处理单元(GPU)的方法来模拟深空探测器撞击天体产生的大规模爆炸效果.利用基于GPU的多粒子系统方法模拟爆炸产生的3种喷射物,基于欧拉网格与漩涡粒子相结合的方法及GPU的通用计算能力解算流体动力学方程模拟了浓烟的翻腾与扩散.实验结果表明,用该方法能够产生具有较高逼真度的大规模爆炸效果.     

环境流体动力学数学模型在太平水道潮流场计算中的应用

采用环境流体动力学数学模型对太平水道潮流场进行了计算，计算中用水平方向上的曲线正交坐标与垂直方向上的Sigma坐标相结合以及三维数学模型二维化的方法。计算结果与实测结果比较表明：模型较好地重演太平水道潮流场，可以用于工程实际中的沿岸及受潮汐影响的水道潮流场问题的计算。     

流体包裹体研究对成矿流体动力学模式的制约

热液矿床的形成既包括地球化学过程也包括流体动力学过程,后者主要研究成矿流体的驱动力、流动方向、速度及持续时间。流体及金属的来源,金属在热液中的溶解度及溶解机制,以及矿石的沉淀机制等可以通过多种地球化学手段来研究,而流体动力学过程的确定相对比较困难。流体包裹体分析不仅可以为成矿地球化学过程,而且可为流体动力学过程提供制约,因为流体包裹体研究所得到的流体P-V-T-X性质与流体流动、热传导及质量迁移等控制方程直接相关。本文阐述流体包裹体与流体动力学研究的理论关系,流体包裹体研究对已有成矿流体动力学模式的贡献,以及未来的研究方向。从流体包裹体研究得出的流体压力状态为岩浆热液及造山型成矿系统的超压驱动模式提供了关键的证据。流体包裹体均一温度及其分布为沉积盆地成矿流体动力学模式提供了重要的制约。流体包裹体研究在揭示流体混合及流体相分离等重要成矿过程方面提到了至关重要的作用,但它们在研究流体混合及多相流体流动的物理过程方面的潜力有待进一步开发。精心设计的流体包裹体研究有可能应用于古流体流动数值模型的调试。     

成矿流体动力学的原理、研究方法及应用

流体流动是热液成矿作用不可或缺的一部分,其研究是建立成矿模式的重要组成部分。成矿流体动力学主要研究流体流动的驱动力、压力状态、流速、流动方向以及它们与矿床定位的关系。文中总结了成矿流体动力学的基本原理和方法,并对其在成矿作用研究和矿产勘查上的重要性和局限性进行了讨论。流体流动的驱动力可以是流体的超压、地势差、构造变形以...     

The impact of different vertical diffusion schemes in a three-dimensional oil spill model in the Bohai Sea

Vertical transport is critical to the movement of oil spills in seawater. Breaking waves play an important role by developing a well-defined mixing layer in the upper part of the water column. A three-dimensional （3-D） Lagrangian random walk oil spill model was used here to study the influence of sea surface waves on the vertical turbulence movement of oil particles. Three vertical diffusion schemes were utilized in the model to compare their impact on oil dispersion and transportation. The first scheme calculated the vertical eddy viscosity semi-empirically. In the second scheme, the vertical diffusion coefficient was obtained directly from an Eulerian hydrodynamic model （Princeton Ocean Model, POM2k） while considering wave- caused turbulence. The third scheme was formulated by solving the Langevin equation. The trajectories, percentages of oil particles intruding into water, and the vertical distribution structures of oil particles were analyzed for a series of numerical experiments with different wind magnitudes. The results showed that the different vertical diffusion schemes could generate different horizontal trajectories and spatial distributions of oil spills on the sea surface. The vertical diffusion schemes caused different water-intruding and resurfacing oil particle behaviors, leading to different horizontal transport of oil particles at the surface and subsurface of the ocean. The vertical diffusion schemes were also applied to a realistic oil spill simulation, and these results were compared to satellite observations. All three schemes yielded acceptable results, and those of the third scheme most closely simulated the observed data.     

太阳耀斑研究进展和展望

简要回顾了近年来对太阳耀斑研究在某些方面所取得的进展，这些领域空间和地面观测，耀斑光谱研究，耀斑的动力学模型和MHD数值模拟等，并对耀斑研究的前景作一简短的展望。     

Sgr A*的结构和变化:银河中心的超大质量黑洞

银河中心为我们提供了一个唯一的天体物理实验室来用以研究各式各样的天体物理过程。在文中 ,我们总结和归纳了关于SgrA 观测的最新结果 ,主要涉及源的结构和在流量密度方面的变化。SgrA 现象代表着在低光度活动星系核中围绕一个超大质量黑洞的低辐射率的吸积盘外流的典型例子。从SgrA 观测得到的许多天体物理中悬而未决的问题对现存的天体物理理论是一个挑战。对SgrA 的最新理论模型也作了综述。     

木星“大红斑”的旋转浅水实验模拟研究

在具有自由表面的旋转轨物面浅水实验系统上进行了可重复的系列模拟实验，在旋转随动坐标系中拍摄的照片和功率谱分析表明，确有大尺度持续存在的涡旋、漂移与演化产生，在一定条件下，呈现出一个自持的、长寿命的、沿与整体旋转方向相反方向漂移的反气旋孤立波涡旋（Rossby孤立波涡旋），这就是木星“大红斑”的实验室模型，实验结果证实，流体动力学不稳定主要来自于剪切和Coriolis力效应，由于远离平衡态的耗散系统的自组织，涌现出大尺度长寿命相干涡旋结构，受多次实验的启发，从流体动力学基本方程出发，在一定的实验条件下提出一个半经验模型，近似求出了Rossby孤立波涡旋解。     

色球和日冕的MHD加热机制

扼要地介绍了色球和日冕加热问题的研究历史。随着空间太阳观测技术的进步，人们认识到色球和日冕加热机制主要与MHD过程有关。因此，在本文中着重介绍四种MHD色球和日冕加热机制：（1）阿尔芬波；（2）MHD湍动；（3）场向电流；（4）磁重联。由于这四种加热机制的有效性都需要通过高分辨率观测来判定，所以空间太阳观测对于研究色球和日冕加热问题具有重大意义。     

基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型研究

针对光滑粒子流体动力学方法（SPH）在滑坡模拟中建立粒子模型的难题,提出了基于地理信息系统（GIS）栅格数据的粒子排列与插入方法。根据该方法,建立了滑坡SPH粒子模型及相关粒子生成程序,进一步以结合摩尔-库仑破坏准则的SPH宾汉流体模型为核心,实现了运用SPH方法模拟滑坡破坏后三维运动的过程。该SPH模型在对唐家山滑坡的模拟中得到了验证,并预测了金坪子滑坡破坏后的影响范围。结果表明：基于GIS空间数据的滑坡SPH粒子模型具有可行性与良好的适用性。以GIS数据库为基础,开展滑坡灾害的模拟研究,将大大提高对滑坡等地质灾害的仿真分析,为滑坡灾害的预测与防治提供参考。