大气中点源重力波的求导法计算机模式

本文首先给出了等温大气中点源重力波的解析解.然后,在此基础上建立了水平等温分层大气中点源重力波的计算机模式.从而解决了在真实大气中对点源重力波传播的数值计算问题.对大气中点源声波的传播过程也可以借助本计算机模式进行数值计算.     

全球大气重力波联测期间电离层扰动的台阵观测

本文利用武汉电离层观象台的加密频高图和三站Doppler图记录及新近提出的短波扰动反演方法,分析了1985年全球大气重力波联测(WAGS)期间10月18日这天白天的重力波扰动,发现在该日扰动中有两列不同形态的波列分别属于中尺度的内重力波和大尺度的导制重力波。本文还进一步估算了这两列重力波的水平传播参量,深入分析了它们的频谱结构的高度变化特征,发现了重力波功率谱谱峰的分裂和偏移等重要现象。本文结果表明,新的反演方法使电离层无线电汉诊断的简易短波实验系统,也能成为探测和研究重力波一类大尺度电离层动力过程的有效手段。     

流体流过下凹地形的共振流动

本文讨论流体流过下凹地形时共振产生非线性毛细重力波.采用摄动方法,导出了一个具负强迫力的KdV方程.采用拟谱方法,对所得方程进行了数值分析,给出了在超临界,亚临界以及精确共振情形的数值结果.     

大尺度大气运动的阶段性

大气运动中重力波与长波共存,由于这两种波频散速度在时间上相差一个量级,所以大气过程显出阶段性.当长波频散后大气中再无扰动,运动便趋向常态,因此大气运动便出现了三个时间尺度,形成三个运动阶段.本文采用多时间尺度方法,得到了三个阶段的运动性质,提出大气运动的双适应现象:第一阶段重力波频散结果,产生了地转适应,第二阶段长波频散结果产生了位涡适应。位涡适应过程是非线性过程,利用数学分析方法和数值计算方法证明了位涡适应过程存在,并指出它包括了地转平衡,地转适应是位涡适应的初级阶段。     

海面毛细-重力波谱非线性特征对微波发射率影响的研究

本文依据海洋微波遥感与海浪动力学研究成果以及现场实测数据,研究低海况海面波斜率谱的非线性特征对微波发射率的影响,揭示出海面毛细-重力波对微波的布拉格散射效应,不仅影响海面散射测量结果,而且对海面微波辐射也有着明显影响。这种影响反应为海面垂直极化微波发射率随海面摩擦风速u_*的变化曲线存在下凹区。实测结果还表明,海面微波发射率随风向变化,这也证明了海面毛细-重力波的方向性不仅影响散射测量,也影响辐射测量。根据这些研究成果,提出了利用多波长微波辐射计对毛细-重力波波谱进行现场测量的可能性,并指出在利用微波辐射方法测量除风场之外的海洋物理量时,必须对海面粗糙度的影响进行校正,或选择测量时机,避开海况影响。     

大气动力学模式的比较研究

本文对非静力平衡模式N、准静力平衡模式H及准地转平衡模式G进行了性能比较.给出N,H,G模式积分形式的解.指出常用的静力平衡假定将造成虚假高频重力波,同时漏掉中性到不稳定大气中可能存在的强大惯性对流.静力适应过程存在一个由层结稳定度决定的活动时间边界层.在中高纬度的稳定大气中,静力适应与地转适应具有阶段可分性,而当层结接近中性时,两种适应过程都很难完成.静力适应的主要机制是浮力波转为重力波,而不是声波频散. 文中给出了各简化模式的适用范围.分析表明:中尺度预报最好使用非静力平衡模式.准静力平衡近似要求三个条件,以往仅在L/H>>1这一几何条件下使用H模式是不充分的.     

大气制动期间探测器的气动特性和轨道计算

以NASA火星全球勘测（MGS）号探测器作为大气制动计算模型,应用DSMC方法模拟了探测器在大气制动期间的稀薄气体动力学特性,分析了不同来流密度情况下探测器的流场特性、气动特性的变化情况以及气体动力学系数的变化关系．并提出了气动力-气动热-轨道一体化计算模型,利用DSMC模拟技术以及经典动力学理论对大气制动轨道变化进行了计算和分析．研究结果表明:行星大气密度、探测器俯仰角、偏航角的变化对探测器的气动特性有重要影响,计算结果与文献中的结果表现出很好的一致性;气动力-气动热-轨道一体化计算可以模拟大气制动过程,模拟所得到的大气制动轨迹反映出较好的制动效果．     

正压大气的孤立波

本文从正压大气运动模式的非线性方程组出发,用作者得到的关于常微分方程边值问题的一个结果,讨论了这类模式的孤立波的存在性问题。研究结果表明,惯性重力波和Rossby波在一定条件下都会出现孤立波。     

太阳谱斑的一个半经验模型

利用美国基特峰口径2 m的太阳塔获得了日面中心附近中等亮度的谱斑的高质量光谱,包括Hα,Hβ,CaⅡ H和K线以及红外三重线等7条光谱线轮廓.在平面平行层大气的假设下,通过迭代求解流体静力学平衡方程、统计平衡方程和辐射转移方程,计算得到该谱斑的半经验大气模型.它可以很好地再生观测到的7条谱线轮廓.把这个谱斑大气模型与已有的两个进行了比较,并且讨论了今后进一步改进的方向.     

多辛Dirac方程的高阶整体保能量格式

基于四阶平均向量场方法和拟谱方法构造了Dirac方程的高阶整体保能量格式，利用构造的高阶整体保能量格式数值模拟方程孤立波的演化行为.数值模拟结果表明构造的高阶整体保能量格式可以很好地模拟Dirac方程孤立波的演化行为，并且可以精确地保持方程的整体能量守恒特性.     

低阶谱模式的一种新方案及其应用

针对经典低阶谱模式存在的不足,提出了在最小二乘准则下通过计算不同函数组合与实测资料间的复相关系数,从实际观测资料中客观提取能反映具体物理现象的截断函数的新方案．克服了应用低阶谱模式研究物理现象时选取截断函数时的主观任意性．将此方法用于研究北半球夏季大气环流年际变化,利用1994年和1998年6月大气环流资料客观确定相应的函数组合,从描述大尺度大气运动的准地转两层斜压方程出发,揭示了造成这两年夏季大气环流演变存在差异的物理机制．     

正压大气模式下大地形和β变化的Rossby波

在正压大气模式下从准地转位涡方程出发,考虑地形和β随纬度变化下引进参数δ对Rossby波的共同作用,应用正交模方法得到在中高纬度具有大地形、Froude数以及参数δ的Rossby波相速度公式; 分析β变化下大地形和Froude数对Rossby波稳定度的影响,表明大地形、Froude数和参数δ对Rossby波的稳定性作用.     

广义带导数的非线性Schrdinger方程的动态分析和精确解

利用动力系统方法,针对广义带导数的非线性Schrdinger方程的精确解问题进行研究分析.采用行波变换,将其化为常微分方程动力系统;计算出该方程动力系统的首次积分,讨论了系统在不同参数条件下的奇点与相图,得到对应的精确解,包括孤立波解、周期波解、扭结波解和反扭结波解.运用数值模拟的方法,对方程的光滑孤立波解和周期波解等进行了数值模拟.分析计算获得的结果完善了相关文献已有的研究成果.     

求解波场变换反演问题的连续正则化方法

本文研究波场变换反演问题.利用连续正则化方法求解波场变换反演问题,构造展平泛函,基于已经正则化的变分问题用差分法作有限维逼近.利用偏差原理和Newton三阶迭代收敛格式选出最优的正则化参数,实施数值求解.通过对数值计算结果与已知波场函数对比,证明该方法的有效性和可行性.与离散正则化算法相比,本文的连续正则化算法具有保结构和收敛速度快等优点.     

流体饱和多孔隙介质波动方程小波有限差分法

研究流体饱和多孔隙介质中波动方程的数值模拟．针对求解二维弹性波方程问题,提出小波有限差分法．该方法综合了小波多分辨分析计算灵活、计算效率高特性和有限差分易于实现的优点．数值模拟的结果显示,此方法对于求解流体饱和多孔隙介质方程的数值模拟是有效稳定的．     

Numerical Study of Nonlinear Scattering Characteristics of SH0 Waves Encountering Cracks in Prestressed Plates北大核心CSCD

超声导波因具有传播距离远、能量衰减小等优点在结构健康监测领域中被广泛关注.厘清结构中导波与损伤作用后的散射规律,对于传感器阵列的设计和信号分析均具有重要意义.通过发展的数值方法,研究了受载结构中零阶水平剪切波(SH 0波)与微裂纹作用的接触声非线性作用规律.在双势谱方法的基础上,进一步通过mortar方法将谱单元和有限单元进行了耦合,以充分利用谱元法计算导波传播效率高的优点和有限元在离散复杂结构中的优势.利用该方法计算了板壳结构在自由状态和受载状态下SH 0波与不同角度微裂纹作用的非线性散射场.结果表明,SH 0波与裂纹作用后的二次谐波散射场关于裂纹面近似对称分布,并且单轴预应力不会改变二次谐波散射场的对称性,仍可以通过散射场的分布来确定微裂纹的取向.     

Boussinesq-Burgers方程的分岔及一些有界行波解

利用平面动力系统理论研究了Boussinesq-Burgers方程,讨论了方程在行波变换后所对应的平面动力系统的分岔行为,并基于相平面上特定的相轨道求出了该方程的扭结波、孤立波及周期波的解析表达式.数值模拟进一步验证了所得结论的正确性.     

带白噪声的随机偏微分方程的Wiener混沌谱方法

采用谱方法计算一类带白噪声的随机非线性偏微分方程.对于随机变量采用Wiener展开方法;在空间方向上,对于Dirichlet边值问题使用Legendre-Chebyshev谱方法,对于周期边值问题使用Fourier拟谱方法;在时间方向上使用二阶差分方法.针对白噪声随机项,推导了Wiener展开的计算格式.数值试验计算了随机方程解的均值、方差及高阶矩,比较原有的几个相关方法,取得较好的结果,显示了该方法的有效性.     

异维混沌动力系统的有限时间广义同步

本文研究了异维混沌动力系统的有限时间广义同步的问题.利用有限时间Lyapunov稳定性定理、Jensen不等式等理论方法,通过设置不同的控制器,从理论上提出了一般的异维驱动系统和响应系统的有限时间广义同步的两种方案,并且对方案二中的影响同步时间因素做了理论分析和证明.最后,数值模拟验证了提出理论的正确性和可行性.     

求解准确的表面张力—重力波方程的新方法

本文提供一个求解重力和表面张力同时作用的周期前进二维非线性波的新方法.自由表面在计算域转入单位圆后用有限项Fourier级数表示.动力学边界条件用的是完整的非线性形式.Fourier级数的系数用Newton-Raphson方法迭代求解.这是一个精巧的方法.所用计算工作量小而结果精度高.