大气边界层内羽流扩散研究

主要研究了高架点源的污染，即``羽流扩散'. 由于大气边界层内的湍流运动，引 起污染物扩散的主要因素是湍流扩散， 研究湍流扩散有两种基本方法：统计理论和梯度理论. 采用拉格朗日粒子扩散模型 (Lagrangian particle dispersion model, LPDM)来评价羽流扩散的平均浓度，分别计算了表征扩散程度的3个参数：沿烟轴方向的 着地浓度、水平方向的羽流扩散宽度和垂直方向的羽流扩散宽度. 从计算结果和风洞实验的 数据对比来看，用该模式可以较好地模拟大气边界层内复杂气候条件下的羽流扩散.     

改进的地形熵算法在地形辅助导航中的应用

地形辅助导航是水下航行器导航技术的一个发展新方向,但它并不能够在任何地形区域都可以工作,比如在平坦区域的导航效果很差。通过计算不同区域的水深标准差,选择地形特征独特的区域作为适配区域。基于熵的算法对于地形复杂区域的匹配分析是快速有效的,但传统的地形熵算法匹配精度不高,本文引入了地形差异熵的概念并对其进行改进,在选定的地形区域使用MATLAB软件进行了仿真研究。仿真结果表明,改进的地形熵算法在选定的地形区域位置误差在250m左右,可以满足水下航行器的导航要求。     

一种基于“移去-恢复”理论的重力数据格网化方法

为提升重力数据格网化精度,从频谱组合角度出发,提出了一种基于"移去-恢复"理论的重力数据格网化方法。计算过程中结合地形数据将传统的数学拟合转化为顾及地球物理场信息的物理拟合。这一过程可被简化为"计算-移去-推估-恢复"四步:首先利用高分地形数据计算出目标区域完全布格改正项并利用均衡理论计算出均衡改正;然后将目标区域离散重力数据中的地形相关高频项移除;继而利用频谱更加单一的均衡重力异常进行格网化;最后恢复格网化数据中的地形高频项,得到目标区域格网化的重力数据。实验结果表明,移去地形影响后的重力数据更加平滑,更有利数据格网化;实验区内"移去-恢复"方法精度相比于传统的Kriging格网化精度提升了27.5%,误差阈值更小,分布更加收敛;而且所提出方法构造的局部重力异常能表达出实验区重力场的更多细节特征。     

大范围区域复杂地形风场数值模拟研究

在具复杂地形地貌区域架设桥梁,首要解决的问题是风环境参数的问题.本文针对某一具有复杂地形地貌的大范围区域(区域大小23km×27km)复杂地形的风环境进行了数值模拟研究.基于地理信息处理系统(GIS)中的数字地面模型所获得的高程数据,通过逆向工程软件IMAGEWARE及流体动力学建模软件Gambit完成了流体网格的建模工作,对其整体和局部的流场(内层区域的速度场、压力场,越山流动迹线及监控点处的风剖面等)进行了分析,同时对不同的网格划分方式也进行了分析比较.本文的工作也为今后同类大范围区域风场模拟提供了参考.除此之外,用逆向工程软件IMAGEWARE也为今后大尺度区域建模提供了一种新思路.     

软件系统的复杂网络研究进展

互联网给软件带来了革命性的转变------软件网络化,这种趋势使软件作为全局性的资源,以网络为媒介向大众用户提供各种信息资源的应用服务.软件的计算模式、应用模式、产品形态以及盈利模式都会发生很大的变化,例如今后软件的应用方式就像打电话一样, 通过网络租用软件来实现.网络化软件正会成为联接各种网络资源、数据资源、计算资源的核心,成为数据和数据交换的基础. 同时, 网络化软件系统也将成为复杂系统,而复杂性也是软件开发困难、质量难以保证的关键.软件工程是将系统化、规范化、可度量的方法应用于软件的开发、运行和维护.复杂网络理论的最新研究成果,为复杂系统的软件工程提供了新的数学基础和方法. 分析了软件的复杂性,介绍了复杂网络与软件复杂性结合的研究工作,包括软件系统的拓扑特性、形成机理、演化规律以及软件复杂性度量和评估,对软件网络的研究现状进行了小结, 并列举了需要进一步研究的问题.提出软件网络观(软件在网络中生长、可以用网络来刻画软件)将有助于我们深入理解和认识软件的复杂性本质.      

惯性定位测量重力空间参数的逼近计算与工程实践

针对我国惯性定位测量的现状，根据地面重力异常与地形数据密的强相关特性，研究探讨了利用高分辨率地球重力场扰动位模型和地形数据速求取重力空间参数的计算模型，并通过工程实践证明了其实用性，对实现惯性测量完整定位具有重要的应用价值。     

复杂地形下的近地层风沙运动模拟

本文利用FLUENT软件模拟了奇华胡安沙漠复杂微地形的流场,发现风速模拟精度优于QUIC软件的结果.为了进一步研究复杂地形下的沙粒运动规律,在甘肃民勤某沙丘迎风面上测量了脉动风速、输沙强度和输沙量,并模拟计算了沙丘风场、沙丘不同位置处的单宽输沙率及输沙量,结果表明沿着沙丘基线的输沙率从沙丘的右角开始逐渐增加,在沙丘纵剖面与丘基线的交点处达到最大,而后又逐渐减小.     

基于流体质点追踪的山区泄漏原油扩散规律研究

中缅油气管道是第一条长距离跨山区输油管道，途经我国地形地貌复杂、地质灾害频发的西南山区。严峻的自然地理环境使得原油管道的运行风险极大。输油管道破裂后，泄漏的油品将导致土壤变质和大面积水体污染等环境污染问题，快速预测原油的泄漏影响范围对于泄漏抢险工作具有重要意义。本文基于数字高程模型构建真实山体地形，通过流体质点追踪法描绘泄漏路径与扩散范围，提出了一种快速泄漏预测方法。使用该方法对山地管道泄漏的各种工况进行计算，研究了各种地形下泄漏路径、范围的不同特征，得到了各种影响因素对泄漏的作用。可为山地区域输油管道泄漏的抢险工作提供有效的参考。     

水下实测重力数据归算

重力场辅助水下导航技术作为一种新的无源导航手段受到各个国家的重视,并逐渐成为研究的热点,但目前的大部分研究主要基于匹配算法和系统总体框架的仿真设计,对于重力实测数据的获取过程和精度缺乏讨论.从工程实用角度出发,对重力场辅助水下导航中的实测重力的数据归算过程进行了详细分析,明确了海洋潮汐和海面地形的计算精度是决定水下重力归算精度的主要因素.鉴于海洋潮汐和海面地形的复杂性,针对潮汐和海面地形在浅海和深海的不同特点,提出了对海域进行分区计算的设想,计算结果证明了该方法用于水下实测重力数据归算的可行性.     

基于地形图像特征与模糊决策的海底地形可导航性分析方法

基于多波束测深数据和图像匹配技术的水下地形辅助导航方法需要对实施区域的地形可导航性进行评估,其中的地形独特性计算需要提取图像特征,并利用各特征参数进行综合评判。地形图像的直方图包含实际地理区域的起伏程度信息,通过定义直方图复杂度对此信息进行了有效提取。均方根对比度和拉普拉斯模方和分别侧重描述了地形整体和局部的变化程度,图像的二维熵从信息论的角度反映了地理区域包含的信息量。此外,依据单一特征参数对于待评价地形的可导航性进行排名,其结果存在不一致性,利用模糊综合评判对各参数的信息进行了有效综合。通过实测多波束地形数据仿真分析,基于图像纹理特征的地形匹配方法,在模糊评判结果最优的地形区域能够将匹配误差限制在2 m以内,结果验证了该可导航性分析方法的有效性。     

Air flow in the human nasal cavity

A mathematical model of the air flow in the human nasal cavity is developed under the assumption of a turbulent viscous air flow. The shape of the nasal cavity is modeled with the use of the Gambit graphical software system and tomography data. A numerical solution is obtained by using the Fluent commercial software system. Calculations are performed for various variants of construction of the human nasal cavity.     

Characterisation of a small viscous flow turbine

The result of experimental and numerical study that was undertaken to determine the performance characteristics of viscous flow turbines is presented. It is anticipated that these devices may find use in applications such as small power sources for electronic appliances and micro-combined heat and power applications. In the numerical work that was carried out to broaden the experimental results, commercial CFD solver Fluent 6.2 was used while accompanying software, Gambit 3.2, was used for performing the necessary pre-processing. The results of the experimental study indicate that the adiabatic efficiency of these machines is around 25%. The main reasons for the low efficiency have been identified to be, parasitic losses in the bearing, viscous losses in the end walls, and other dissipative losses in the plenum chamber that also significantly contribute to the low efficiencies of these devices. If these parasitic losses can be minimised the turbine could potentially operate with an adiabatic expansion efficiency close to the theoretical limit of around 40%.     

爆炸烟云中粒子运动的数值模拟

以10 kg TNT爆炸装置在开阔无风地带爆炸为背景,使用Autodyn计算得到爆炸后1 ms时的爆轰产物状态,为爆炸烟云中粒子运动的数值模拟研究提供了可靠的源项几何模型和物理参数;而后使用GAMBIT建立了双层源项模型;最后将模型网格导入Fluent软件,建立离散粒子模型,计算得出了1、10、50、100 m粒径的粒子运动轨迹,系统分析了烟云在上升过程中各粒径粒子的分布和运动趋势,给出了不同高度的粒子浓度,为源项分析提供了理论基础。     

环境模拟实验室中近地层风速廓线的形成研究

在环境模拟实验室中利用阻尼网对实验区形成的近地层风速廓线进行了数值模拟和实验研究.阻尼网的布置方案以变孔隙率阻尼网作为指导,选用30目和16目定孔隙率阻尼网4种不同高度的混合式布置方式.数值模拟采用Fluent软件,将结构复杂的阻尼网简化为具有一定厚度的多孔介质模型,湍流模型为标准k-\varepsilon模型.结果表明可将阻尼网作为多孔介质处理,定孔隙率阻尼网的组合可在短实验段内形成所需近地层的风速廓线,模拟值与实验值吻合良好.     

易贡滑坡堰塞湖溃坝洪水分析

滑坡堰塞坝体主要由块石、碎石土等松散材料组成,随着上游水位的不断上升,极易失稳,一旦决口将对给下游人民的生命财产安全造成极大的威胁。因此,研究堰塞坝溃坝问题具有重要的学术意义和应用价值。2000 年 4 月 9 日,西藏林芝地区波密县易贡藏布河扎木弄沟发生大规模山体滑坡堵塞易贡藏布江,形成坝高60m,长约2500m,库容可达288×108m3,体积约28×108～30×108m3的滑坡堰塞湖, 2000年6月10日堰塞坝溃决。本文以易贡堰塞湖溃坝为例,从连续性方程及Navier Stokes方程出发,结合标准型湍流模型,并采用VOF方法进行自由面处理,基于流体计算软件Fluent模拟分析了溃坝洪水在下游弯曲河道的演进过程及不同位置的流速变化。数值模拟结果与实测资料记录基本一致,表明该模型能够模拟溃坝洪水在地形复杂弯曲河道中的演进过程。     

A comparison between a plume path model and a virtual point source model for a stack plume

Some years ago we developed a theoretical model for the calculation of the rise of a stack plume in the atmosphere. Recently we have extended this model in such a way that the ground level concentration of gases emitted by a stack can also be calculated. The cross-section of the plume, which was originally assumed to be a circle, is now assumed to be an ellipse. The height-to-width ratio of the ellipse is chosen in accordance with full-scale data. The entrainment of air into the plume due to atmospheric turbulence can now be calculated not only for neutral atmospheric conditions, but also for stable and unstable conditions.Predictions of the ground level concentration made with this model have been compared with predictions made with the often used virtual point source model. For neutral and unstable atmospheric conditions the agreement is rather good. For stable conditions the differences can be rather large. The sensitivity of the ground level concentration with respect to the atmospheric stability condition, the stack height, the plume exit momentum flux and the plume exit buoyancy flux has also been investigated with the aid of the model. The influence of the plume exit momentum flux is negligible; however, the influence of the other parameters can be large.     

Aerodynamic optimization of 3D wing based on iSIGHT

A method for combining the CFD software,Fluent,with the iSIGHT design platform is presented to optimize a three-dimensional wing to ameliorate its aerodynamics performance.In the optimization design,two kinds of genetic algorithms,the Neighborhood Cultivation Genetic Algorithm（NCGA）and the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm（NSGAII）,are employed and the Navier-Stoke（N-S）equations are adopted to derive the aerodynamics functions of the 3D wing.The aerodynamic performance of the optimized wing has been significantly improved,which shows that the approach can be extended and employed in other cases.     

Transient gas liquid flow in hilly terrain pipelines

Two phase flow in a hilly terrain pipeline, composed of uphill and downhill sections, exhibits a complex transient behavior at low flow rates owing to the accumulation of liquid in the low elbows and gas in the top elbows. At low flow rates gravity has a dominant effect, while frictional losses can be neglected.In this work a simplified modeling approach is proposed that is able to predict the transient behavior of gas and liquid flowing in a complex terrain pipeline with multiple valleys. The condition that marks the boundary between severe slugging cyclic behavior and steady state flow is included.An experimental system which consists of three hilly sections was constructed. The experimental data were compared to the predicted results, yielding reasonable agreement in spite of the simplifying model assumptions.