基于拉格朗日分析法的中尺度涡精细三维结构研究及其误差估计

在前人的工作中,拉格朗日分析法被用来演示大尺度环流,同时拉格朗日拟序结构可以较好的演示中尺度涡两维结构的发展过程。然而,很少研究关注怎么利用拉格朗日分析法针对中尺度涡三维结构进行演示。与以往利用欧拉方法研究中尺度涡三维结构的工作不同,我们利用拉格朗日分析法,从另一个视角来研究涡旋结构。我们在海山上方模拟出一个理想的气旋涡,涡旋内的下沉流和涡旋旁的上升流形成一个闭合的环流。这种结构很难从欧拉角度来演示。然而,粒子的运动轨迹很好地展示了整个循环:流体在涡旋中旋转下沉,汇聚到底层的上升流区,并通过上升流返回到海表面。我们也将拉格朗日分析法应用于真实的模拟结果中。作为中国南海的一个重要现象,靠近越南中部的海域中的偶极子（反气旋涡/气旋涡）,关于其结构的研究已经比较成熟了,但这些研究主要关注的是海面过程。通过拉格朗日分析,我们很好的演示了偶极子的三维结构:流体在反气旋涡(气旋涡)内部旋转上升(下沉)。更重要的是,粒子的轨迹表明,这两个涡旋之间不存在水团交换,因为强边界急流将它们彼此分开。以上结论均得到了计算误差估计的可信度支持。尽管在强辐散流和强垂直扩散流中,计算误差逐渐增大,但是在一定的时间步长和积分周期内,计算误差始终保持在一个较小的值。     

A Three-Dimensional Nearshore Hydrodynamic Model with Depth-Dependent Radiation Stresses

For the simulation of the three-dimensional (3D) nearshore circulation,a 3D hydrodynamic model is developed by taking into account the depth-dependent radiation stresses.Expressions for depth-depeedent radiation stresses in the Cartsian coordinates are introduced on the basis of the linear wave theory,and then vertical variations of depth-dependent radiation stresses are discussed.The 3D hydrodynamic model of EICIRC (Eulerian-Lagrangian CIRCulation) is extended by adding the terms of the depth-dependent or depth-averaged radiation stresses in the momentum equations.The wave set-up,set-down and undertow are simulated by the extended ELCIRC model based on the wave fields provided by the experiment or the REF/DIF wave model.The simulated results with the depth-dependent and depth-averaged radiation stresses both show good agreement with the experimental data for wave set-up and set-down.The undertow profiles predicted by the model with the depth-dependent radiation stresses are also consistent with the experimental results,while the model with the depth-averaged radiation stresses can not reflect the vertical distribution of undertow.     

基于IR—ADMM组合技术对地震随机噪声的压制

稀疏表示是一种现行有效的随机噪声压制方法,常采用交替方向乘子法逐道分解地震信号,但实际应用中交替方向乘子法计算效率高但精度不足,难以满足高保真地震数据处理的要求。通过结合迭代重加权和交替方向乘子法2种算法,提出了一种新的基于迭代重加权交替方向乘子法的联合稀疏表示方法,兼具收敛速度快和重建精度高的优点。共偏移距道集地震数据具有水平同相轴结构,满足共稀疏性条件,将联合稀疏表示算法应用于共偏移距道集就能够利用信号的空间相干性,提高去噪算法性能。理论和实际资料试算结果表明,所提算法具有较好的应用效果。     

一种利用磁偏角地磁图自动计算磁偏角的方法

磁偏角地磁图是较理想的确定磁偏角的工具。当需要实时跟踪磁偏角时,可以根据地磁图采集数据建立数据库进行实时查询,但是这种方法工作量较大,过程也比较繁琐。因此,文中提出了一种利用磁偏角地磁图基于二维拉格朗日插值多项式的磁偏角自动计算方法,并详细论述了其原理。实验结果表明,这种方法是可行的,精度较高并可大大提高工作效率。     

基于拉格朗日乘数法的井下闭合导线加测陀螺边优化模型

为解决井下闭合导线控制测量中陀螺定向边布设位置优化问题,本文结合具体工程算例,给出一般井下闭合导线陀螺定向边最优位置布设方法,验证了基于拉格朗日乘数法建立陀螺边优化模型的正确性.结论表明,基于拉格朗日乘数法建立陀螺边优化模型能够提高井下闭合导线贯通精度,可为矿井高精度贯通提供可靠保障.     

基于卫星高度计数据的南海水平搅拌分析

搅拌是海水混合的重要组成,其强度可由基于拉格朗日观点的有限时间李亚普诺夫指数(Finite Time Lyapunov Exponents,FTLE)定量计算。文章利用卫星高度计资料统计分析了2002~2011年间南海地转流场的FTLE时空变化特征。结果显示,FTLE在越南东南海域强度最大,对应水平搅拌作用最强;而在南海西北、东南区域其值偏低。近10年的南海水平搅拌呈缓慢增强趋势,且存在明显的季节变化,夏季较强而冬季偏弱。FTLE的空间分布与基于欧拉观点的涡动能和应变速率相似,强搅拌的区域,其涡动能和应变速率亦较高。与Okubo-Weiss参数的比较则显示,构成流场拉格朗日拟序结构(Lagrangian Coherent Structures,LCS)的FTLE脊线与流场中涡旋联系紧密,FTLE低值集中在旋转主导的涡旋内部,而高值多在涡旋周围应变主导区域。     

黄海绿潮应急溯源数值模拟初步研究

基于三维全动力POM海洋模式,根据2008年6月1日海监飞机监测绿潮所在位置,采用拉格朗日粒子追踪法反向积分,追溯绿潮来源。数值模拟结果显示,回溯至5月中旬,绿潮主要来源于黄海南部江苏连云港和盐城近海海域。黄海绿潮溯源数值模拟,为政府相关部门了解绿潮的源头,并采取相应的措施提供依据,进而为保护生态环境、防灾减灾做贡献。     

基于有效约束的附不等式约束平差的一种新算法

不等式约束是客观实际中普遍存在的一种约束,但目前大地测量数据处理领域并没有成熟、完整并被普遍接受的处理理论和方法。首先简要总结附不等式约束平差的各种方法及其存在的问题。然后对现有测量平差中附有等式约束的平差模型进行扩展,提出一种新的处理附有线性约束(包括等式和不等式约束)的平差方法。该方法在有效约束概念下,通过库恩-塔克条件来寻找有效约束条件,把不等式约束平差问题转化为我们熟知的等式约束平差问题,因此实现解向量与观测向量之间的显式表达。最后,用一个数值算例验证新方法的可行性,同时算例分析表明:用等式约束代替有效约束或集成约束进行平差计算,能得到正确的平差结果,但得不到正确的精度评定结果。     

拉格朗日和切比雪夫多项式在精密星历插值中的应用

文中分别采用拉格朗日多项式和切比雪夫多项式,对时间间隔为15 min的IGS精密星历进行内插和拟合,将插值结果与原始精密星历进行比较。在此基础上分析了不同阶数下的插值精度,并将这两种方法做一些比较,得出结论:采用一定阶次的拉格朗日和切比雪夫多项式做精密星历内插均达到毫米级的精度,且两种方法的插值效果比较接近。     

水平偏心受荷群桩p乘子计算

水平偏心受荷群桩同时发生水平移动和绕承台中心的转动,使基桩的运动方向各不相同,因此基桩的运动方向成为影响群桩效应的一个关键因素。研究发现：水平偏心受荷的两根桩,前桩运动方向与两桩连线夹角0o≤η≤90o,后桩夹角?90o≤θ≤90o;量化两桩间桩?土?桩相互作用的折减系数与η和θ密切相关,η和θ组合存在一个范围,在该范围内两桩不存在相互作用;当两桩存在相互作用时,相互作用对后桩的影响往往大于对前桩的影响。通过将定量描述水平受荷群桩群桩效应的p乘子概念拓展到水平偏心受荷群桩,综合运用理论分析、试验和数值计算成果,提出了折减系数计算公式,进而给出了广义p乘子经验计算公式。通过试验案例验证了该计算公式的合理性。