关于一类广义Navier-Stokes方程的稳定性

应用分层理论,通过证明所论方程是l-简单的,l≥1,证明了其不稳定性.以大气动力学中的强迫耗散非线性系统方程组解的不唯一性,作为这一结果的例证.     

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．     

定常的热传导-对流问题的Galerkin/Petrov最小二乘混合元方法

1.引言 热传导-对流问题是大气动力学中的一个重要的方程,这个方程组也称为强迫耗散的非线性系统方程组,其较Navier-Stokes方程多了一个未知函数温度场,且温度与速度和压力之间存在着复杂的非线性关系.从热动力学可知,任何运动都会产生热量即有温度,而且温度与速度和压力之间必定互相转化,因此对该非线性系统的研究更具有实际意义.[1]先对     

两层斜压模式

<正> 在討論大气环流季节变化和长期預报时,須要用流体动力学和热力学的原理来討論大气运动的动力机制;而大气运动的根本原动力是由太阳、大气和地面之間的輻射作用通过大气动力学規律的活动而来的.輻射过程在时間和空間上分布的不均勻性支配了大气环流在时間和空間上的变化.考虑到輻射的根本作用,朱抱真在研究大气环流季节变化和长期預报的問題时,提出了下列的流体力学模式     

大气运动基本方程组的稳定性分析

以分层理论提供的基本方法分析大气运动基本方程组的拓扑学特征;证明局地直角坐标系中的大气运动基本方程组在无穷可微函数类中是稳定方程;给出局部解意义下使方程组典型定解问题适定的充要条件;讨论大气动力学中有关“以过去推测未来”以及当涉及应用问题时如何修改定解条件和下垫面的选择等问题;指出在通常假设下,基本方程组中的3个运动方程和连续方程完全决定了这个方程组的性质．     

高层大气结构与动力学若干问题的解析理论(Ⅰ)

本文首次推导并讨论了热层大气影响函数,潮汐微分算子及其本征函数与扩散波等新函数和概念。 对于热层大气浓度和温度变化,找出了一种新的解析解法,把周期变化方程变换成二阶自共轭非齐次微分方程,并由此推导出热层大气影响函数这一类新函数。对于三维情形,用分层模式法和积分变换法得到了分层影响函数与热层大气潮汐微分算子及其本征函数。这一新算子是广泛应用的球谐波算子和Laplacc潮汐微分算子的推广;新本征函数是包括球函数和Hough函数在内的一类更加广泛的函数。 文中还讨论了这些新函数与概念在热层大气结构和动力学研究中的意义;并求解了中、小尺度热层大气波动的色散方程,从理论上推出了一类新波动——扩散波。     

两个大气动力学模式整体强解的存在唯一性

文中用能量估计的方法,证明了大气动力学中的基本模式——正压无辐散模式与斜压准地转-准无辐散模式整体强解的存在唯一性,从而推广了作者在文[3]～[5]中所得到的结果并证实了曾庆存在[1]中的一个猜测.     

孤立子型热源强迫与大气和海洋流场的奇异响应

运用非线性动力学分析方法,对一个广义的地球流体动力学正压准地转模式中,局地热源强迫对大气和海洋流场产生的响应结果,进行了解析研究.发现热源扰动和响应流场之间存在很好的对应关系:两者具有类似的分布模态,且孤立子型的响应流场要比孤立子型的热源强迫范围大得多,即"狭窄"的热源扰动可能导致"宽广"的流场响应;强迫热源的特殊结构有可能导致大气或海洋流场出现奇异响应,从而使大气或海洋环流发生异常(如大气阻塞现象);中、高纬地区的大气和海洋流场对热源强迫的响应要比低纬地区显著得多.上述结果与中、低纬大气试验和观测资料的研究结果相符,可部分解释地球流体中,局地热源异常可能导致的环流异常现象.     

旋转正压大气中的椭圆余弦(Cnoidal)波

本文在考虑了β效应后,由位势涡度守恒方程导出了极坐标中非线性扰动所满足的KdV方程.文中还讨论了旋转正压大气中的椭圆余弦波的动力学特点。并算得了类似于切断低压形式的波动.     

波动位移变化引起的大气环流问题的全局稳定性分析及数值仿真

探讨分析了一个低维的大气环流系统的动力学行为及其仿真问题.给出了三模系统的动力学行为及其演化历程.通过构造正定的径向无界李雅普诺夫函数,研究了该混沌系统的全局指数吸引集和正向不变集.通过李雅普诺夫指数图、分岔图和庞加莱截面图,描述了系统的动力学行为.在某些参数区间上,该系统存在混沌现象.仿真和分析的结果为今后研究天气和气候预测提供了数据和理论基础.     

弱重力场中的平面活塞运动

本文分析了弱重力场中等速活塞运动驱动恒星大气的气体动力学过程.在活塞前面,气体被压缩.压缩气体利用其部分内能,以及有些情况下其动能,以克服外加重力.当逃逸速度与等离子体速度之比值为一小参数时,所有量可对小参数展开,基态解给出均匀流,如同没有重力场的气体动力学所讨论的那样.一阶关系给出外加引力场对流场的影响,即激波强度变化不大而气体内能不断耗散.对于强激波和活塞附近,近似得到的分析解有类似的特征.由于外加重力场在天体物理和大气物理过程中的重要性,这些结果对于恒星和行星大气中瞬变过程的机制会有启发.     

大尺度数值天气预报

<正> 自本世纪五十年代以来,大气科学有了蓬勃的发展,已经初步形成了一门近代科学.在这三十多年中,作为大气科学发展的一个重要成果,建立在数学物理方法基础上的“数值天气预报”在世界上获得了广泛的应用. 数值天气预报的研究对象是天气系统的演变过程,它的理论基础是大气动力学,数学     

大气潮汐运动对大气电性能的影响

本文详细考察了大气潮汐振荡所产生的大气电学扰动。从而说明了中性大气状况对大气电性能的耦合影响。结果表明,大气潮汐振荡产生的大气密度波动所导致的大气电离率的波动,在35kin以下不到1％,而40km以上则有4％左右的相对起伏,大气潮汐能导致大气导电率幅度比电离率起伏更小的相对起伏,只有45km以上的相对改变量才超过1％,且其符号与电离率相反,潮汐发电机区所产生的电离层电位的周日变化能够造成中、低层大气晴天垂直电场有百分之几的相对变化,大气潮汐振荡所引起的导电率和电场的波动,连同潮汐风场所造成的对流电场一道能产生出最大幅度达百分之几到百分之几十的大气垂直电流的相对起伏,本文所述的公式和分析方法,原则上也可用于计算其他原因所造成的中性大气状况的变动所产生的大气电性能变动。     

大尺度湿大气原始方程组对边界参数的连续依赖性

大气的大尺度动力学方程由Navier-Stokes方程导出的原始方程组控制,并与热力学和盐度扩散输运方程耦合.在过去的几十年里,人们从数学的角度对大气、海洋与耦合了大气和海洋的原始方程组进行了广泛的研究.许多学者的研究主要关注原始方程组在数学上的逻辑性,即方程组的适定性.笔者开始注意到研究原始方程组自身稳定性的必要性.因为在模型建立、简化的过程中不可避免地会出现一些误差,这就需要研究方程组中系数的微小变化是否会引起方程组解的巨大变化.该文运用原始方程组解的先验估计,结合能量估计与微分不等式技术,展示了如何控制水汽比,证明了大尺度湿大气原始方程组的解对边界参数的连续依赖性.     

一类大气演化方程组的Cauchy问题

在分层理论的框架下讨论一类大气演化方程组的Cauchy问题,证明了:1) 惯性力对一类大气演化方程组Cauchy问题的适定性判别标准没有影响;2) 可压缩性对粘性大气方程组Cauchy问题的适定性判别标准没有影响,但对无粘大气方程组,可压缩性改变Cauchy问题适定性判别标准;3) 所论方程组在t=0超平面上的Cauchy问题均是不适定的,并不受粘性和可压缩性的影响;4) 可压无粘大气方程与运动静止初始条件构成的Cauchy问题是不适定的．     

非定常的热传导一对流问题的特征混合元法

１．引言 设 　 Ｒ２是足够光滑的有界区域，考虑非定常的热传导－对流方程的初边值问题： 问题Ｉ．求ｕ＝（ｕ１，ｕ２），ｐ，Ｔ满足：其中ｕ是流体的速度向量，ｐ为压力，Ｔ是温度，ｖ＞０是运动粘性系数，λ＞０是Ｇｒｏｓｈｏｆｆ数，ｊ＝（０，１）是二维向量，ｘ＝（ｘ１，ｘ２）． 非定常的热传导一对流方程是大气动力学中的一个重要的方程，这个方程组也称为强迫耗散的非线性系统方程组，其较Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程多了一个未知函数温度场，它与速度和压力之间存在着复杂的非线性关系．从热动力学可知，任何运动都会产生…     

广义涡度方程初边值问题的整体光滑解及其应用

本文考察了紧Riemann流形上广义涡度方程的初边值问题。文中利用该方程的复合型特点,作了精细的先验估计,得到了该问题整体光滑解的存在唯一性定理。作为其主要应用,证明了大气动力学中的基本模式——斜压准地转-准无辐散模式初边值问题整体光滑解的存在唯一性。     

层状二维流动的基本方程式

在很多海洋、大气等二维流动问题中所用的动力学方程往往沿用推广后的河流水力学方程或"纳维-斯托克斯方程"其中把湍流阻力项写成这样的方程式和湍流阻力项用到实际问题上去,无疑是存在着极大的局限性,而将导致矛盾百出.本文则从雷诺方程出发,把所有的物理量沿深度加以平均,求出平均以后的物理量所满足的运动方程,连续方程和扩散方程.     

大气、地表水和海洋对地球自转极移季节变化的综合贡献

极移季节变化的地球物理定量激发迄今未得到圆满的解释. 基于大气海洋耦合数值环流模式, 计算了大气和地表水及海洋角动量变化. 与日本气象局(JMA)客观分析资料计算的大气角动量比较, 模式模拟的大气角动量东经90°分量要优于0°分量. 地表水和海洋激发有效地减少了极移与JMA大气角动量之间季节尺度上的差异, 并且结合JMA和美国环境预测中心(NCEP)的大气角动量对极移周年变化的综合激发都优于NCAR-CSM1气候模式的结果.     

羰基硫与气溶胶典型组分的复相反应机制

羰基硫(COS)是大气中含硫气体之一, 它可以通过大气化学反应形成硫酸盐气溶胶, 影响大气辐射平衡, 导致全球气候变化. COS在大气中可通过与OH·自由基、活性氧原子等均相反应过程发生化学转化, 但其与大气颗粒物的复相反应的研究甚少. 考察了COS与大气颗粒物中较常见的氧化物成分Al₂O₃, CaO, SiO₂, Fe₂O₃和MnO₂等发生复相转化的能力, 利用原位傅里叶红外光谱(in situ FTIR), X射线光电子光谱(XPS), 比表面积分析等手段确定了 COS 的转化产物, 讨论了反应的动力学过程和转化途径. 结果表明, 常温下COS能与多种氧化物反应, 产物为CO₂, 单质S以及SO₄²⁻. 各种氧化物对COS催化反应能力有较大差异, Al₂O₃表现出很强的催化活性, Fe₂O₃次之, CaO反应微弱, SiO₂和MnO₂则无明显反应活性. 氧化物表面的吸附氧和羟基是COS转化的主要反应中心. 体系中氧气过量时, Al₂O₃催化COS遵循准一级反应动力学规律, 其酸碱性对催化活性影响很大, COS在碱性、中性和酸性Al₂O₃上的表观反应速率常数分别为1.51×10⁻⁴, 9.81×10⁻⁵和3.06×10⁻⁶ s⁻¹.