渤海湾海域风况特征分析与海-陆风速对比分析

利用1988年9月-2010年8月的渤海A平台观测资料统计了渤海湾海域的风况特征,对平均风速和6级及以上大风、8级及以上大风的年变化和风向频率进行了分析,得到该海域出现大风的时间和风向、风速特征.为了讨论海上和陆上风速的对应关系,利用相同时间段的渤海A平台站和塘沽气象站观测风资料拟合了两个站风速之间的经验公式.     

基于语义和剖面特征匹配的地形粗糙度模型评价

针对地形粗糙度模型种类繁多、概念相近和模型混杂,以及难于针对具体研究样区恰当选取等问题,提出一种基于语义规则判别和剖面特征匹配的粗糙度模型评价算法.通过对面积比率模型、矢量粗糙度模型、表面粗糙度因子、基于标准差计算的统计模型等四类八种常用地形粗糙度模型的测试表明,该算法对粗糙度剖面的转折特征和局部地形变异特征敏感,能够...     

基于粗糙度的雨海地形及撞击坑特征分析

以月球雨海地区为研究区,利用Matlab编程语言,结合分辨率为118 m的DEM数据,得出了该地区的均方根高程及均方根偏差分布图,并在研究区内选取18条剖面线,对其进行多种粗糙度参数计算。结果表明雨海地区粗糙度较大的区域主要分布在环形山和撞击坑等区域,粗糙度较小值则主要分布在被火山熔岩流填充的平原等区域,可以确定在百米尺度上环形山和撞击坑是影响雨海地形粗糙度的重要因素。对单个撞击坑而言,坑壁粗糙度最大,坑缘次之,坑底较为平坦,粗糙度最小。坑底粗糙度增大的现象可初步推断该撞击坑存在中央峰。     

北京市潜在风道的数值模拟与综合识别

过去从局地尺度和微尺度优化规划和建筑设计的角度,城市规划与建筑学科的研究者提出了构建城市区域通风廊道的思想。但对目前的特大城市和城市群而言,无论城市热岛还是污染物输送都可能涉及更大尺度范围的区域影响。结合自然地理资源条件,对城市外围待发展区域的风道识别和规划,可能更具有现实意义。本文基于空气动力学粗糙长度计算通风指数,从动力学角度初步识别出北京不同区域的通风潜力：① 利用数值模拟输出的1月和7月平均水平风场发现,在背景风较强的冬季,水平风速的分布与下垫面的粗糙度保持高度一致,在北京城区东北方向存在一条明显的风道,在通过城区时受城市下垫面的拖曳影响出现显著的风速下降,在城市下风方向风速又有所回升;② 与热力分析对比发现,夏季城市外的低温区域与盛行风向相悖,偏南方向上的补偿空间面积比冬季小且与作用空间的温差也小,流向城市的可利用风资源匮乏;③ 基于近地面温度和粗糙长度加权计算后得到通风指数,冬季为0~0.25,夏季为0~0.60,数值越小通风能力越强,受季节热力差异影响,冬季通风能力显著优于夏季。④ 进一步结合数值模拟的风速分布,将通风评价结果划分为4个等级,从北京市全域尺度分冬、夏两季识别了北京市的潜在风道,冬季贯穿南北的风道全长约200 km,从城市外围引入风资源,可有效提高城市自净能力,而在背景风较弱的夏季,风道贯通性较差,气流疏导能力弱,亟待区域联动优化城市群发展规划。     

DEM插值算法的局部地形特征适应性研究

对于绝大多数DEM插值算法而言,很大程度上依赖于局部范围内采样点数据集的地形特征。因此,本文选用地表粗糙度和空间分布指标建立了局部地形特征描述模型,用以描述局部范围内采样点数据集的特征;然后运用K均值聚类分析和残差比较分析等方法,研究了地表粗糙度指标和空间分布指标对DEM插值算法的相关关系,相应结论有助于DEM插值算法的局部地形特征适应性选择。     

确定岩石节理Maksimovic峰值抗剪强度准则中“粗糙度角Δφ”的新方法

岩石节理的非线性Maksimovic峰值抗剪强度准则,采用双曲线函数描述不同法向应力作用下剪胀角的变化,参数物理含义明确、适用的法向应力范围广且形式简洁。采用的参量"粗糙度角??"反映节理的粗糙程度,但由至少3组直剪试验数据回归分析确定,因此,不能采用该准则估算节理的峰值抗剪强度。通过等价关系,由已有的峰值抗剪强度准则得到用三维形貌参数表示的"粗糙度角??",提出含三维形貌参数的Maksimovic峰值抗剪强度准则。采用不同形貌节理的直剪试验数据对准则进行了验证,结果表明,计算值与试验值吻合较好,验证了公式的正确性;同时,亦与经典的Barton准则进行了对比。可用该准则预估节理的峰值抗剪强度。     

利用卫星高度计风速资料研究海面粗糙度

海面粗糙度对于海洋工程和海洋军事都非常重要，但对海面粗糙度的现场观测资料非常少，这大大制约了我们对海面粗糙度的认识。本文利用TOPEX高度计风速资料，实现了对海面粗糙度的反演。利用1993年和1998年两年的资料，文中对西北太平洋海域的海面粗糙度进行了研究。     

岩石孔喉道中表面粗糙度对油水两相流动的影响

岩石孔喉道中表面粗糙性是影响油水两相流动的重要因素之一.本文利用格子波尔兹曼数值模拟方法模拟了在光滑和粗糙孔喉道中的水驱油的流动特性,通过比较亲水和亲油的孔喉道模型中的含水饱和度、油水相对渗透率的变化,分析粗糙度对于流动特性的影响.结果表示:1)无论是亲水性还是亲油性模型,孔喉道表面的粗糙性对于油水流动都起阻碍作用;2)由于孔喉道表面粗糙元间空隙的存在,一部分油被圈闭于空隙中,不能实现完全驱替;3)水驱油的过程中,亲水性的孔喉道的含水饱和度和油水相对渗透率均高于亲油性孔喉道;4)在亲水性孔喉道中,粗糙性对含水饱和度和油水相对渗透率的影响更为明显,亲油性孔喉道次之;5)亲油性孔喉道的粗糙性增加到一定的程度后,它对流动的阻碍作用不再随着粗糙性的增加而逐渐增强.     

基于“黑格比”和“灿都”台风期间湍流数据的曳力系数和动力粗糙度长度参数化研究*

海面的曳力系数和空气动力学粗糙度长度是计算海气动量、感热和水汽通量交换必需的参数。基于在“黑格比”和“灿都”台风期间收集的涡动相关系统观测数据, 文章研究了10m风速和摩擦速度之间、10m风速和曳力系数之间、以及10m风速和动力粗糙度长度之间的参数化关系。结果表明: 曳力系数和摩擦速度及10m风速之间存在抛物线关系, 动力粗糙度长度与摩擦速度及10m风速之间存在自然指数关系; 临界摩擦速度为0.83m·s^-1, 临界10m级风速为23.69m·s^-1。     

考虑三维形貌特征粗糙裂隙加卸载渗流规律研究

裂隙岩体在天然地质因素和人工扰动作用下处于加卸载环境是普遍存在的,裂隙面的几何特征和加卸载环境对裂隙渗流特性的影响在实际工程中不可忽视。采用试验和数值模拟相结合的方法,利用热-流-固三场耦合渗流试验系统,开展了应力加卸载作用下不同粗糙度裂隙岩芯试件的渗透试验,自主开发程序将激光扫描裂隙面的三维形貌信息导入到ABAQUS软件,模拟应力作用下的粗糙裂隙渗流。试验和数值模拟一致表明,粗糙裂隙的宽度和渗透率都随载荷的增加而减小,随着载荷的增加,裂隙接触刚度增大,裂隙的宽度和渗透率对载荷变化的敏感性降低;由于点接触产生的塑性变形不可恢复,卸载阶段的裂隙宽度和渗透率增加幅度减小,且小于加载阶段同载荷条件下的宽度和渗透率;裂隙渗透率、宽度与粗糙度呈正相关关系,且粗糙度越大,接触应力分布越不均匀;裂隙内流场符合群岛流,粗糙度越大群岛流现象越明显。