平面点集凸壳的一种快速算法

提出一种计算平面点集凸壳的快速算法———八方向极值快速凸壳算法。该算法首先对平面点集进行一次扫描,从而快速查找到东、南、西、北、东南、西南、东北、西北8个方向上的极值点,构造出一个更接近凸壳的初始凸壳,从而在后续的点集扫描中可以排除更多的内点,使该算法计算效率更高。该算法的空间复杂度为O(N);其时间复杂度虽然无法突破最坏情况下O(NlogN)的理论下限,但其期望时间复杂度已达到线性水平,并且可以容易地扩展到三维和高维空间。     

基于GPU加速的Boussinesq类波浪传播变形数值模型

Boussinesq波浪模型是一类相位解析模型,在时域内求解需要较高的空间和时间分辨率以保证计算精度。为提高计算效率,有必要针对该类模型开展并行算法的研究。与传统的中央处理器(CPU)相比,图形处理器(GPU)有大量的运算器,可显著提高计算效率。基于统一计算设备架构CUDA C语言和图形处理器,实现了Boussinesq模型的并行运算。将本模型的计算结果同CPU数值模拟结果和解析解相比较,发现得到的结果基本一致。同时也比较了CPU端与GPU端的计算效率,结果表明,GPU数值模型的计算效率有明显提升,并且伴随数值网格的增多,提升效果更为明显。     

加权总体最小二乘的效率优化算法

加权总体最小二乘法是理论上估计EIV模型参数相对严密的方法,其迭代过程中涉及的矩阵运算较为耗时,在处理大量级数据时尤其明显。PEIV模型有助于提高加权总体最小二乘法的计算效率。本文基于PEIV模型和经典最小二乘准则给出了一种加权总体最小二乘法算法,算法的推导过程简洁,易于理解,迭代过程中无需重构矩阵,减少了矩阵运算量。最后通过仿真试验验证了算法的可靠性。试验结果表明,本文算法可以取得与现有算法相同的参数估计精度且计算效率更高。     

基于CFD的单个建筑物风场模拟参数选择

运用流体力学软件FloEFD对沽源单个建筑物周围的风场进行数值模拟。通过不断改变模型中计算参数的设置进行一系列模拟试验,对比模拟试验结果,并与观测资料进行比较,分析不同计算参数对模拟结果的影响,并获得适用于该模型的最佳参数。主要研究的计算参数包括计算域高度,初始网格等级,局部初始网格等级和不同平均风速剖面形式。结果表明:计算域高度从3倍建筑物高度开始,空腔区的长度、漩涡中心位置以及再发展区的边界位置基本保持稳定。随着初始网格等级的增加,空腔区的长度、再发展区的边界位置及计算时间逐渐增大。局部初始网格等级对模拟结果影响不显著。以两种不同平均风速剖面形式进行模拟,迎风漩涡长度不同,背风面影响不大。与观测资料比较显示,最优参数组合为:计算域高度为3倍建筑物高度,初始网格等级为4、局部初始网格等级为4、平均风速剖面形式为指数律。     

矢量数据栅格化的一种有效方法——环绕数法

矢量数据栅格化是GIS数据处理的一项重要任务。目前,已存在多种栅格化方法,但是每种方法都有各自的局限性。本文首次提出了环绕数法,它基于计算几何转角理论,通过计算跨越数来确定环绕数,是一种简单、高效、易于实现的栅格化方法。应用环绕数法,不但可以完成简单多边形的栅格化,而且可以完成自交多边形的栅格化。     

冲绳海槽热液柱动力过程的数值模拟

本文以冲绳海槽伊平屋北部热液区(126o53.80′,27o45.50′)的现场水文数据作为背景条件,使用k-ε湍流模型模拟热液柱的动力过程。模拟计算得到的羽流速度、温度和湍流耗散率等基本物理量展现了热液柱的时空演化过程。模拟结果显示,羽流最大上升高度及中性浮力面高度与海底的距离分别为83.62m和68.97m,和2014年先导专项在此附近热液区所观测的温度异常和盐度异常的深度位置(离海底约66—86m)接近。羽流的上升速度满足高斯分布,其半径b与距喷口高度z-H成正比:b=0.0985(z-H),其中z为距海底高度,H为热液烟囱体的高度。羽流的最大体积通量比喷口的初始值增加了878倍,达1.034m~3/s;在中性浮力面位置附近,动量通量达到最大值,为0.156m~4/s~2,比初始值增加了882倍;浮力通量在中性浮力面以下和BM2000(Bloomfield et al,2000)理论模型符合良好,在中性浮力面以上则呈现随高度先增加后减小的特征。本文计算得到的平均卷挟率为α≈0.0807,与背景流较弱的热液区的声学现场观测结果相符。     

A new spatial coherence model and analytical coefficients for multi-support response spectrum combination

In this paper, a new spatial coherence model of seismic ground motions is proposed by a fi tting procedure. The analytical expressions of modal combination (correlation) coeffi cients of structural response are developed for multi-support seismic excitations. The coeffi cients from both the numerical integration and analytical solutions are compared to verify the accuracy of the solutions. It is shown that the analytical expressions of numerical modal combination coeffi cients are of high accuracy. The results of random responses of an example bridge show that the analytical modal combination coeff icients developed in this paper are accurate enough to meet the requirements needed in practice. In addition, the computational effi ciency of the analytical solutions of the modal combination coeff icients is demonstrated by the response computation of the example bridge. It is found that the time required for the structural response analysis by using the analytical modal combination coeffi cients is less than 1/20 of that using numerical integral methods.     

Computational homogenization of uncoupled consolidation in micro‐heterogeneous porous media

Variationally consistent homogenization is exploited for the analysis of transient uncoupled consolidation in micro‐heterogeneous porous solids, whereby the classical approach of first‐order homogenization for stationary problems is extended to transient problems. Homogenization is then carried out in the spatial domain on representative volume elements (RVE), which are introduced in quadrature points in standard fashion. Along with the classical averages, a higher‐order conservation quantity is obtained. An iterative FE²‐algorithm is devised for the case of nonlinear permeability and storage coefficients, and it is applied to pore pressure changes in asphalt‐concrete (particle composite). Various parametric studies are carried out, in particular, with respect to the influence of the ‘substructure length scale’ that is represented by the size of the RVE's. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

参考大气在中期天气预报和气候模拟中的应用

本文概述了根据应用参考大气概念提出的参考大气谱模式计算格式（或称静力扣除法）在国内外一些气象机构的中期天气预报、后处理和四维同化、以及气候模拟中的应用。计算表明，这种参考大气谱模式计算格式，能有效的减少截谱误差，明显地改进中期天气预报和气候模拟。