粗糙床面物质交换特性及其主导机制实验研究

粗糙底床泥-水界面区域的物质交换过程不仅与水动力作用有关,还涉及到底床物理特性和床面形态的影响.为研究粗糙底床渗透率和床面微地形对泥-水界面物质交换过程的综合影响,通过实验室环形水槽实验,测量得到不同砂质平整底床和存在离散粗糙元床面条件下,泥-水界面物质交换通量和有效扩散系数的定量数据和变化特征,并采用参数化方法分析无量纲控制参数变化范围内界面物质交换特性的主导机制.实验结果表明,粗糙底床渗透率和床面微地形共同对泥-水界面物质交换过程起重要作用.与平整底床相比,离散粗糙元局部绕流结构驱动的附加泵吸交换不同程度增大了界面物质交换通量,其增强效应与底床渗透率和床面粗糙度的变化密切相关.随底床渗透率和床面粗糙度的增大,有效扩散系数总体呈增大趋势,湍流渗透对界面物质交换的影响趋于增强,而泵吸交换的相对贡献趋于减弱.因此,分析存在床面微地形粗糙底床的主导界面物质交换机制,需要考虑底床渗透率和床面粗糙度的综合影响.     

冬季冲绳海域地形及黑潮对声传播的影响

冲绳海域地形复杂且冬季存在较强的黑潮海洋锋,利用数值实验研究斜坡地形和海洋锋同时存在时由浅海至深海的声传播特性。海洋模式数值预报环境数据表明,分布于冲绳海槽斜坡上方的海洋锋导致该海域上层水体声速存在水平变化,纬度越高,水平变化越大。利用抛物方程声场模型计算声传播损失,通过简正模态分析存在表面声道的环境中声能量分布,利用声线轨迹图解释海底斜坡和海洋锋对声传播的影响。结果表明:声源频率低于表面声道截止频率时,声传播主要受海底地形影响;声源频率高于表面声道截止频率时,位于表面声道内的声源激发的声能量主要在表面声道传播,部分声能量从表面声道泄漏沿斜坡向深海传播,位于表面声道深度以下的声源激发的声能量主要沿斜坡向深海传播,斜坡地形导致表面声道下方至共轭深度这一深度范围呈现为声影区,海洋锋的存在可导致表面声道传播损失变化明显,影响程度与声源深度有关。     

即时定位与制图辅助的INS/GPS组合导航系统

即时定位与制图可以在线构建环境特征地图同时利用所建地图辅助定位,可以建立基于特征地图的的地形辅助全自主式导航系统。当GPS信号有效时,导航系统利用INS/GPS组合方式进行精确导航,同时在线建立特征地图,并不断更新修正地图。当GPS信号无效的时候,之前建立的地图用来修正惯导误差,约束惯导误差在一定的范围内,达到精确导航的目的。将及时定位与制图在线制图的功能引入组合导航系统使得该系统具有在线跟踪路标制图和限制系统误差扩延的能力,此性能通过计算机仿真得到验证。     

山区公路滑坡灾害问题及对策分析——以云南元(江)磨(黑)高速公路为例

随着西部公路建设的蓬勃发展,越来越多的高等级公路必须穿越山区丘陵地带,这样必然导致大量的公路滑坡的出现,危及公路的正常运行及安全。本文以云南元(江)磨(黑)高速公路为例,在分析公路沿线自然环境条件及地质构造条件等的基础上,研究公路沿线的地质灾害的特点及危害,重点研究公路沿线所发育的滑坡的分布特征、危害、形成机制及整治对策和措施。研究表明,山区公路滑坡不仅与滑坡发育的工程地质条件有关,而且与工程设计方案及公路建设过程施工方案等人为因素有关。     

建筑风压数值模拟的几种并行化策略

针对四个处理机的Ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ并行计算机系统，建立了建筑风压数值模拟问题基于ＳＩＭ－ＰＬＥＣ算法的几种并行化策略：分区并行策略、方程并行策略和双重并行策略。对各种策略的计算流程、数据通讯及并行效率等进行了分析和比较，并通过实例计算作了验证。     

Effect of thermal diffusion and electrostatic force on evolution of wind-blown sand flow

A theoretical model is suggested to mathematically describe the effect of thermal diffusion from a sand-bed on evolution of a wind-blown sand flow.An upward wind field is engendered by the thermal diffusion and the coupling interaction among the horizontal and upward wind flow,saltating grains,and a kind of electrostatic force exerted on the grains are considered in this theoretical model.The numerical results show that the effect of the thermal diffusion on the evolution process of wind-blown grain flow is quite obvious and very similar to the effect of the electrostatic force on the evolution.Not only the time for the entire system to reach a steady state(called the duration time),the transport rate of grains,the mass-flux profiles and the trajectory of saltating grains are affected by the thermal diffusion and the electrostatic force exerted on saltating grains, but also the wind profiles and the temperature profiles at the steady state are affected by the wind-blown sand flow.     

地形三维可视化在川藏公路典型路段中的应用

利用地形平面图的数据和有关区域地质资料的数字化方法实现川藏公路典型路段三维地形的显示和实时浏览,为进一步利用地理信息系统进行研究区地层岩性、地质构造和地质灾害分布的叠加分析进行地质灾害研究提供了矢量化的地形底图。川藏公路典型路段的三维地形可视化工作对于川藏铁路的选线、绕避不良地质灾害的发生和开凿铁路隧道的位置选择等将会有一定的参考价值。     

不同均衡补偿模式下海底地形反演方法比较分析

针对不同均衡补偿模式下导纳函数存在不同的函数表现形式以及涉及诸多地球物理参数的特点,依据最新的全球地壳模型CRUST1.0获得了研究海域海水密度、地壳密度、地幔密度等参数信息。根据谱分析技术,在挠曲导纳函数受有效弹性厚度影响显著波段,采用迭代方法解算了不同有效弹性厚度环境下观测导纳和理论导纳的差值均方差,获得了研究海域有效弹性厚度最佳估值为11 km。分别采用未补偿导纳函数、挠曲导纳函数和Airy导纳函数构建了研究海域海底地形模型1、模型2和模型3,并与ETOPO1模型和GEBCO模型比较发现:模型1和模型2检核精度优于ETOPO1模型和GEBCO模型;相比于ETOPO1模型,模型1和模型2精度提高了49.04%和39.44%。海深分层检核统计结果表明:应用导纳函数构建的海底地形与检核点表现出良好的相关性;同时随着海深的增加,模型检核精度呈现不断升高的趋势。     

大气稳定度对山地风力机功率影响研究

大气稳定度对风力机功率影响较为显著,但该影响在复杂地形中的研究尚不深入。本文通过分析某一山地风电场运行数据和流场测量数据,定量研究了大气稳定度通过风加速因子、湍流强度和风切变指数对风力机功率的影响。受地形影响,风力机来流风速不能直接按上游测风塔轮毂高度风速处理,使用机舱风速根据机舱风速传递函数推算。研究表明,非中性与中性条件下的风加速因子的差值与中性条件下地形效应正相关,且由风加速因子不同造成的来流风速每改变1%可引起功率改变3%。对于同一来流风速,中性时的功率最大,稳定条件时功率略微降低,而在不稳定条件下功率降低显著可达到8%。这一差异可能与风力机最大功率追踪的控制系统参数按中性条件设置相关。     

消除风向模糊性的一种方法

针对高频雷达探测海面风向存在模糊性的问题,提出了一种简单易行的多波束最小差值算法.应用该方法对OSMAR2000在东海的数据进行风场反演,并和观测船实测结果对比,两者吻合甚好,风向平均误差为20°,探测距离可达200km.