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。     

数学家提出对海啸的新认识

科学家利用新的数学公式计算出将要发生的海啸及其造成的破坏性,并能够提前发出预警。这项研究由英国纽卡斯尔大学教授罗宾·约翰逊主持。由于受到2004年底的海啸造成的印度尼西亚、斯里兰卡等国沿海地区严重破坏的触动,他们积极从事此项工作,其研究结果发表在学术期刊《科学指导：流体动力学研究》上,并获得该杂志的最佳论文奖。     

基于流体动力学的探空仪GTS1湿度测量误差修正研究

准确的湿度垂直廓线对短期数值天气预报和中长期气候研究分析均具有重要参考价值,但太阳辐射与高空云雨等因素导致探空湿度测量精度较低.针对探空仪GTS1白天进行湿度测量时存在明显偏干误差的现象,本文建立了GTS1湿度测量结构模型,采用计算流体动力学方法重点研究了太阳辐射对GTS1湿度测量的影响,同时探讨了其防雨/防辐射罩的防雨效果.结合改进的太阳辐射计算模型,利用Fluent模拟分析了防雨/防辐射罩云雨滴轨迹和内部温度场分布,数值仿真结果表明:在垂直气流下防雨/防辐射罩基本保护湿度传感器免受高空云雨的影响,对太阳辐射也起到一定防护作用.但太阳辐射对GTS1湿度测量的偏干影响仍较显著,海拔30km左右相对误差甚至高达70%.通过与RS92及GTS1探空湿度测量中的太阳辐射偏干误差相对比,发现基于流体动力学数值计算的湿度相对误差随海拔高度的变化趋势与之基本吻合.本文也给出了理论计算与实验测量存在一定差异的原因,进而以南京探空站2014年不同季节的温度、气压、气球的上升速度等探空数据为计算参数,获取了太阳辐射误差与海拔及环境温度的关系,并对四组探空湿度廓线进行太阳辐射误差修正,提升了GTS1探空仪高空湿度测量的精度.本文研究结果为探空湿度测量太阳辐射偏干误差的有效修正提供了一定的参考.     

基于HBP本构模型的泥石流动力过程SPH数值模拟

本构模型是描述泥石流流变特性的关键,也是决定其动力过程数值模拟准确性的核心问题之一。泥石流流体属多相混合物,现有的研究已证实其存在剪切增稠或剪切变稀的现象,传统基于Bingham及Cross线性本构关系的数值模型难以准确描述泥石流流变特性。文中探讨了Bingham模型在低剪应变率下的数值发散问题,在光滑粒子流体动力学（SPH）方法框架上建立了整合Herschel-Bulkley-Papanastasiou(HBP）本构关系的稀性泥石流动力过程三维数值模型。相比传统基于浅水波假设的二维数值模型,所述方法从三维尺度建立SPH形式下的泥石流浆体纳维?斯托克斯方程并进行数值求解,可获取泥石流速度场时空分布及堆积形态,同时采用HBP本构关系描述泥石流流变特性,能在确保数值收敛的前提下反映泥石流流体在塑性屈服过渡段及大变形状态下应力?应变的非线性变化。为验证提出方法的合理性,结合小型模型槽实验观测进行了对比,结果表明数值模拟与实测结果基本吻合。     

基于光滑粒子流体动力学的流动法则对土体滑坡大变形的影响探讨

光滑粒子流体动力学（SPH）是近年来发展起来的一种纯拉格朗日无网格法,并因其在大变形领域内的优势而受到广泛关注。在进行滑坡大变形分析时,流动法则及剪胀角的选取对于边坡失稳后的运动特性有重要的影响。采用Fortran自行编写了基于SPH的边坡稳定性及失稳后大变形分析程序,然后通过2个经典的算例,讨论了不同流动法则及剪胀角的选取对滑坡大变形分析精度的影响。结果表明：（1）剪胀角的选取对土体失稳后的滑动距离有显著影响,随着剪胀角的增大,土体的滑动速度与距离呈明显增大趋势;（2）在关联性流动法则及非关联性流动法则? =1/2? （? 为剪胀角,? 为摩擦角）条件下,土体在大变形过程中会产生过度膨胀,且运动速度与距离要大于实际情况,而采用关联性流动法? =0时,对于非膨胀土可以得到比较令人满意的结果,但对于膨胀土体会使得运动速度和运动距离过小,不符合实际情况。建议在计算膨胀土大变形时,采用非关联性流动法则且适当考虑膨胀性（? =(0.1～0.2)? ）,可以得到较好的结果。     

板翼动力锚水中自由下落过程数值模拟

板翼动力锚是依靠自重完成安装并靠自重和海床土的抗力来锚固的新型动力锚。板翼动力锚在水中自由下落的阻力决定了锚到达海床表面时的速度,进而直接决定了锚贯入海床中的深度以及它能提供的承载力。板翼动力锚的形状比较复杂,采用计算流体动力学的方法研究板翼动力锚的下落速度、水平位移和转角与下落位移的关系。计算结果表明:板翼动力锚的拖曳阻力系数约为0.93~1.12之间;在沉贯过程中应使加载臂与翼板共面以减少阻力;板翼动力锚的终端速度约为28 m/s。