海洋大气边界层中二甲硫醚(DMS)的数值模拟

利用一维光化学模式,以二甲硫醚(Dimethylsulfide,简称DMS)为源模拟了未污染海洋大气边界层硫化物循环。由“Stagnant-film”模式计算DMS的海-气通量,计算结果与实测资料有较好的一致性。DMS与OH反应,SO_2的非均相化学转化过程,NSS-SO_4~(2-)及MSA的非均相清除速率以及干沉降速率是控制未污染海洋大气中SO_2,NSS-SO_4~(2-)及MSA浓度及分布的关键因素。此外,海面风速、边界层高度及海表面热通量也影响硫化物浓度的垂直分布。     

颗粒分层过程三维离散元法模拟研究

采用软球干接触模型对球形及非球形颗粒的分层过程进行了三维离散元法模拟研究,从颗粒间作用力、转动力矩和能量变化的角度分析了颗粒分层机理,讨论了颗粒的粒度比对分层速度的影响规律.结果表明,分层过程中,大颗粒比小颗粒活跃,非球颗粒由于具有较高的动能而比球颗粒活跃,在一定程度上弥补了颗粒形状对分层过程的影响.大颗粒间的平均法向、切向作用力、平均力矩及平均动能均大于小颗粒.颗粒分层速度随着粒度比的增加而显著增大,当粒度比大于临界粒度比3时,分层速度的增幅减缓.     

高密度超细颗粒高浓度悬浊液超声衰减的数值模拟分析

以拓展耦合相ECP理论模型为基础,通过对高浓度超细二氧化钛-水悬浊液和玻璃微珠-水悬浊液中超声衰减的数值计算分析,讨论了高密度差异颗粒两相介质在高浓度情况下,超声频率、颗粒粒径大小、颗粒浓度对超声波衰减的影响,为高密度超细颗粒在高浓度悬浊液中颗粒粒度和浓度的超声波测量提供理论支持。     

一种气象观测数据求导的新方法

气象观测数据不可避免地带有观测误差,而对带有误差的离散数据求导是一个不适定的反问题.为了解决这一长期困扰气象工作者的问题,利用吉洪诺夫正则化思想,提出了矩形区域内观测数据的二维一阶偏导数重构算法.通过系列模拟观测数据试验检验了该算法的性能,表明该算法有效且计算精度高.另外,应用该算法对气象观测资料进行客观分析,结果表明：该算法作为一种新的客观分析方法是可行的,并且还能提高小尺度天气系统的识别能力. 关键词： 数值微分 吉洪诺夫正则化 客观分析     

宽带啁啾脉冲激光非线性传输过程中的时空微扰研究

基于非线性薛定谔方程推导出大啁啾脉冲的传输方程,利用微扰理论,分析了啁啾脉冲激光的时空不稳定性. 理论上比较清楚的阐述了宽带脉冲激光在大啁啾情况下,其时空噪声的相互影响与相互作用情况及脉冲啁啾对噪声微扰调制的影响,发现在相同γI₀(非线性系数与峰值强度乘积)的情况下脉冲啁啾对噪声调制的增长没有直接影响. 最后我们在实验上利用非线性介质对啁啾脉冲的空间小尺度自聚焦过程进行了部分验证,同时也在数值上对宽带啁啾脉冲的时间噪声调制的增长进行了模拟分析,发现实验结果和模拟分析结论 关键词： 时空不稳定性 宽带脉冲激光 啁啾     

弱激波冲击无膜重气柱和气帘界面的实验研究

研制了一个改进的激波管设备,对马赫数为1.2的弱激波冲击作用下空气中SF6气柱和气帘界面的演变过程进行了初步的实验研究。通过设计激波管实验段、烟雾发生器、气体箱、进气吸气系统和激波管尾段,控制混合气体中SF6的峰值浓度和初始气流速度,建立了稳定、可重复的无膜气柱和气帘初始界面形成技术。利用高速摄影技术,在水平面内观测了气柱和气帘的初始界面图像,沿垂直方向观测了界面RM(Richtmyer-Meshkov)不稳定性的演变过程。气柱演变图像显示了典型的对涡结构,气帘演变图像显示了早期的多蘑菇形结构和后期的相邻波长干扰效应。图像后处理表明,气柱的高度和宽度、气帘的宽度均随时间单调增加,且宽度比高度增加快得多。从二维涡量动力学方程出发,对图像中涡的演变过程进行了初步解释。     

固液混合装药热传导特性对其安全性影响的计算研究

固液混合装药物理参数是影响装药安全性的主要因素之一,利用混合炸药计算物理参数的方法,计算了几种典型配比装药的物理参数,根据能量守恒方程对不同物理参数的装药进行数值模拟。计算得到:在温度载荷相同的条件下,不同的物理参数对其温度响应有较大的差别,说明分析固液混合装药安全性时,应考虑装药不同比例对其安全性的影响,才能真实反应热点能量演化过程,为分析固液混合装药的安全性提供一定的理论依据。     

非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究

基于时域有限差分算法将大气中近似到二阶微小项的非线性声波波动方程进行离散化,得到了模拟采用的差分波动方程.在此基础上,数值模拟了初始声压强弱不同的5个点声源组成的线阵列垂直或斜向辐射的连续正弦波在大气中传播时二维声场的分布情况.将线性条件下的模拟结果与非线性条件下的模拟结果进行比较后发现:弱非线性会对声场的分布和阵列聚焦增益产生一定的影响,使声场分布波形比线性条件下的声场分布波形更加靠近阵列,聚焦效果变差;强非线性会使波形发生更严重畸变,这是由于产生了基频以外的其他频率声波引起的;非线性对斜向传播时声场分布的影响与垂直传播时的影响效果基本相同,但由于斜向辐射时的声波几何扩展造成的轴向声压衰减要大于垂直辐射时的轴向声压衰减,因此聚焦增益和强非线性的影响都将小于垂直辐射时的情况.     

飞秒脉冲激光1维强度调制的传输特性

实验研究了飞秒激光干涉条纹在CS2介质中传输的增长率与条纹间隔以及增长率与中心峰值强度的关系。结果发现,在非线性介质中传输的1维干涉调制特别是当其调制频率位于中心光强对应的最快增长频率附近时,随着传输距离的增加调制场迅速获得增长,将高斯光束分裂成多根峰值强度很高的带状细丝。相应的数值模拟与实验结果具有较好的一致性。     

球墨铸铁QT600-3激光相变硬化数值模拟研究

采用商业有限元软件ProCAST,建立了激光相变硬化温度场的3维数值模拟模型,对球墨铸铁QT600-3进行激光相变硬化的数值模拟研究,计算了表面淬火的温度场,根据温度场预测了硬化层的深度和宽度。激光功率在800~1 000 W之间,激光扫描速度在2.000~2.667 mm/s之间,光斑直径在4~5 mm之间时,计算得到的硬化层深度在0.20~0.64 mm之间,硬化层宽度在2.0~3.7 mm之间。球墨铸铁数值模拟结果与试验基本吻合,两者变化趋势一致。