三棱柱形网格下自由表面流的三维数值模拟

为了模拟自由表面流动问题,建立了基于三棱柱形网格的三维Navier-Stokes方程的半隐式动压离散模型。出流边界采用在动量方程右端附加线性衰减项的海绵层处理方式来消减波能。引入k-ε双方程紊流模型求解涡黏性系数,使方程达到封闭。用规则周期波通过淹没障碍物的传播变形和复合明渠流动算例,验证了当遇到短波高频问题时,所述模型模拟结果与测量值吻合良好,体现了模型的精确性和有效性。     

在沿岸流作用下的线性短峰波解析解

由于目前三维短峰波的研究甚少涉及普遍的波-流相互作用机制,为此,针对波浪倾斜入射岸堤、反射、并伴随强烈沿岸流作用的典型近海波况,构造出有限水深短峰波一般线性系统,并得到其一般解析解和特定的深水、浅水波解析解。从而,进一步完善了现有的线性水波理论体系,为非线性短峰波理论在波-流相互作用领域里的探讨提供了一个可靠基础。     

南海张裂过程及其对晚中生代以来东南亚构造的启示——IODP建议书735-Full介绍

南海的形成揭示了大陆边缘张裂和盆地形成的复杂模式,尽管已经进行了广泛研究,但是关于基底岩石和深海盆沉积层的精确年代数据还很缺乏,这使得对南海张裂年代的估计存在很大的误差,对张裂机制和历史的各种假设没有得到验证.同时只有对南海的张裂过程有了精确地分析与刻画,才能更好地理解西太平洋边缘海盆地的形成以及它们在印支块体受印度-欧亚板块碰撞而向东南挤出、青藏高原隆升中可能起到的作用.2009年正式提交的国际综合大洋钻探计划(IODP)建议书735-Full建议在南海深海盆内的4个站位上实施钻探.这4个站位分布在南海盆地4个不同的次级构造单元上(南海东北部、西北次海盆、东部次海盆和西南次海盆),这样的站位设计会确保完成本建议书的整体研究目标,即揭示南海的张裂历史和它对晚中生代以来东南亚构造的启示.位于南海盆地最东北部的站位有助于确定该区域地壳的属性和验证古南海是否存在,位于西北次海盆的站住可能会提供南海的最早张裂年代,另外2个分别位于东部次海盆和西南次海盆的站位将重点确定2个次海盆的绝对年龄、基底矿物成分与磁化率以及2个次海盆的相对张裂次序.这些站位的水深大约在2 910～4 400 m,钻探深度预计到海底以下大约700～2 200 m,总的钻透深度为5 959 m,其中5 359 m穿透沉积层,另外600 m或400 m钻入基底.所有这些站位的位置是由已有的地球物理观测数据所确定,目前计划收集更多的地质与地球物理数据以满足IODP对井位调查数据的要求.     

钻孔桩水下灌注工艺常见问题之探讨

文章理论结合实际,提出钻孔桩首次混凝土灌注用量,并指出灌注漏斗要有一定高度的必要性及最末一次灌注的注意事项。同时还提出了防止钢筋笼上浮、防止气塞、防止断桩的简易方法和综合措施。     

龙卷风的漏斗结构理论

龙卷风是大气中风速和垂直速度极大的小尺度系统.本文用气压梯度力、惯性离心力、黏性力三力平衡的柱坐标(r,θ,z)下的大气动力和热力学方程组,求龙卷风的三维速度场(vr,vθ,vz),从理论上绘制出龙卷风的三维漏斗型结构.充分说明龙卷风由涡旋流和急流这两种流叠加而成,涡旋流是由惯性离心力造成的,急流是由水平辐合辐散而引起的强对流.龙卷风是在极端不稳定的大气层结中形成的.     

2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究

2001年1月26日11:10～11:40UT, ClusterⅡ卫星簇位于午后高纬磁鞘边界层和磁鞘区,此 时行星际磁场Bz为南向. 本文对在此期间观测到的多次磁通量管事件作了详细的研究 ,获得一系列的新发现：（1）高纬磁鞘边界层磁通量管的出现具有准周期性,周期约为78s ,比目前已知的磁层顶向阳面FTE的平均周期（8～11min）小得多. （2）这些通量管都具有 强的核心磁场;其主轴多数在磁场最小变化方向,少数在中间变化方向,有些无法用PAA判 定其方向（需要用电流管PAA确定）,这与卫星穿越通量管的相对路径有关. （3）每个事件 都存在很好的HT参考系,在HT参考系中这些通量管是准定常态结构;所有通量管都沿磁层顶 表面运动,速度方向大体相同,都来自晨侧下方. 通量管的径向尺度为1～2RE, 与通 常的FTE通量管相当. （4）起源于磁层的强能离子大体上沿着管轴方向由磁层向磁鞘运动; 起源于太阳风的热等离子体沿管轴向磁层传输. 通量管为太阳风等离子体向磁层输运和磁层 粒子向行星际空间逃逸提供了通道. （5）每个通量管事件都伴随有晨昏电场的反转,该电 场为对流电场.     

大气流场的拓扑结构

用简化的大气运动方程,定性分析了大气中几种常见天气系统流场的拓扑结构. 研究表明,气旋反气旋流场与中心点附近的流形相对应;长波演化形成阻塞高压流场,与鞍点和中心点从合并到分离的流形相对应;台风和龙卷风的流场与三维空间中鞍-焦点附近的流形相对应. 研究大气流场的拓扑结构,可以直观清晰地揭示大气运动的形态和形成机理,有助于认识大气运动的规律. 文中讨论基于一定假设,结果与实际大气有差异,因而具有局限性.     

长方体ΔT场及其梯度场无解析奇点理论表达式

首次明确指出文献中长方体ΔT场及其梯度场理论表达式在上半无源空间存在某些点的场值无法计算的解析“奇点”问题 .通过详细的理论推导 ,深入分析了出现解析“奇点”的原因 ,并在此基础上导出新的长方体ΔT场及其梯度场在上半无源空间无解析“奇点”的理论表达式 .对比模型正演计算结果表明 ,新导出的ΔT场及其梯度场无解析“奇点”理论表达式的正确     

Improving the estimate of wind energy input into the Ekman layer within the Antarctic Circumpolar Current

Based on the data and method offered by Liu et al. (2009), the direct wind and Stokes drift-induced energy inputs into the Ekman layer within the Antarctic Circumpolar Current (ACC) area are reestimated since the results of the former have been proved to be underestimated. And the result shows that the total rate of energy input into the Ekman-Stokes layer within the ACC area is 852.41 GW, including 649.75 GW of direct wind energy input (76%) and 202.66 GW of Stoke drift-induced energy input (24%). Total increased energy input, due to wave-induced Coriolis-Stokes forcing added to the classical Ekman model, is 52.05 GW, accounting for 6.5% of the wind energy input into the classical Ekman layer. The long-term variability of direct wind and Stokes drift-induced energy inputs into the Ekman layer within the ACC is also investigated, and the result shows that the Stokes drift hinders the decadal increasing trend of direct wind energy input. Meanwhile, there is a period of 4-5 a in the energy spectrums, as same as the Antarctic circumpolar wave.     

Air-floating towing behaviors of multi-bucket foundation platform

Air-floating towing beha viors of multi-bucket foundation plat form （MBFP） are investigated with the 1/20-scale model tests and hydrodynamic so ftware MOSES. MOSES numerical model was val idated by test results, and M OSES prototype model of MBFP can eliminate scale effect of model. The influences of towing factors of to wing speed, water depth, freeboard, and w ave direction on air-floating tow ing stability of MBFP were analyzed by model tests and validated MOSES prototype mod el. It is sho wn that the re duction of towing sp eed can effectively d ecrease the to wing force and surge acceleration to improve towing stability. Water depth is another f actor in towing s tability. Obvious shallow water effect will appear in shallow water with sma ll water depth-draft ratio and it w ill disappear gradually and air-floating towing becomes more stable with the increase of water depth. Accelerations of surge, s way and heave are small and they have modest changes when freeboard increases from 0.5 to 2 m. For MBFP, the freeboard is not suggested to be larger than 2 m in following wave. Wave direction has large influence on the towing stability, the surge acceleration and towing force are sensitive to the va riation of wave direction, the surge acceleration and towing force in following wave （0°） and counter wave （180°） are much larger than that in transverse sea （90°and 270°）.