A large-scale wave-current coupled module with wave diffraction effect on unstructured meshes

Based on the extended mild-slope equation,a large-scale wave module is developed.By combining the eikonal equation and the modified wave action equation,the wave model can account for diffraction in most situations such as in the lee of islands and breakwaters,and using unstructured meshes provides great flexibility for modelling the wave in the complex geomorphology of barriers and islands,also allowing for refinement of the grid resolution within computationally important domains.The numerical implementation of the module is based on the explicit second-order upwind finite-volume schemes in geographic space,the Flux-Corrected Transport(FCT)algorithm in frequency space and the implicit Crank-Nicolson method in directional space.The three-dimensional hydrodynamic module is then modified to couple with the wave model,where the wave readily provides the depth-dependent radiation stress and the wave-induced turbulence coefficient for the current fields,and the wave propagation takes into account the current-induced advection,refraction and diffraction of wave energy and the effect of water level.The applicability of the proposed model to calculate Snell’s Law,wave transformation over the breakwaters and the elliptic shoal,wave propagation over the rip current field and the undertow on a sloping beach is evaluated.Numerical results show that the present model makes better predictions of the near-shore wave propagation and complex three-dimensional(3D)near-shore circulation driven by the waves,considering analytical solutions and experimental values.     

二阶流形元法与结构变形分析

在原有一阶流形元法的基础上开发了二阶流形元法数值仿真模型和相应的计算程序,并给出了计算实例。结果表明,二阶流形元法可以以较高的精度分析一般结构的变形和接触应力问题,对大变形问题独有优势。并能很好地模拟不连续介质的破坏过程及块体破坏后的运动。     

汶川地震触发大光包巨型滑坡基本特征及形成机理分析

大光包—红洞子沟巨型滑坡是汶川地震触发的最大规模滑坡,其体积达7.42亿m3, 堰塞坝高达690m,是我国已知的最大规模地震滑坡和最高的滑坡堰塞坝,也是目前全世界已知的为数不多的几个方量在5亿m3以上的超大规模滑坡之一,其高达690m的滑坡堰塞坝为目前世界最高的滑坡坝。滑坡位于发震断层上盘,距发震断裂——映秀—北川断裂不足7km。震前斜坡为三面切割的孤立型山脊,相对高差达1500m;斜坡岩层走向与坡面近于垂直,层面延展性极好,构成滑动面形成的基础。调查和分析表明,斜坡的临空条件和贯通性好的灰岩层面是滑坡产生的基础;而高强度和长持时强震地面运动是导致滑坡产生的根本因素。滑坡产生的机理和过程可分为以下4个阶段：即坡体震裂、松弛和解体阶段、高速溃滑阶段、震动堆积阶段、二次抛射和碎屑流堆积阶段。失稳高速下滑的坡体,形成了沿主滑方向长4.2km,宽2.2km的堆积体,高速流动的碎屑流越过下游侧风波岩山脊,沿红洞子沟形成了长1km的碎屑流堆积区。     

冲击射流中反馈环机理的再研究

冲击射流的噪声抑制对于研究短程起飞和垂直起降飞行器(STOVL)是极其重要的. 为了研究冲击射流噪声尤其是冲击单音与涡结构尺度之间的关系以及反馈声波的上传方向,采用小波分析技术和``声类比'方法来分析冲击单音的传播方向. 研究中用到的冲击射流的速度场由PIV技术给出,冲击单音的频率通过噪声场的测量获得. 利用双正交小波变换来提取冲击射流速度场中含有的波动信息,结合冲击单音的频率特性对噪声场进行研究.研究结果表明大尺度结构是冲击单音的``拟声源'. 此外,还可以看出大尺度涡结构产生的反馈声波一部分向喷嘴出口处传播,形成反馈环;另一部分反馈声波向四周传播.      

数字图像相关法在相似材料模拟试验中的应用

利用相似材料模拟试验研究印度某矿长壁开采采场厚硬顶板的破断规律,针对试验中传统的位移测量法的不足,引入了数字图像相关法.通过恰当布设模型、合理控制光照强度,实时用高分辨率数码相机拍摄模型在开采过程中的表面变形图像,借用数字照相图像分析与结果可视化应用软件系统GeoDPDM对序列照片进行相关性分析,得到了开采过程中上覆岩层变形的位移场和应变场.将分析结果与传统测量方法所得结果对比,得到两种方法具有较高的一致性,并将测试精度提高到0.6mm/pixel,成功实现了大范围模型变形的全场、非接触式测量.     

大科学装置同步辐射光源在生命分析化学中的应用

大科学装置的建设和水平是一个国家科技发展程度的标志. 同步辐射装置是一种先进的多学科交叉的高端大科学研究设施, 作为独特的宽光谱高亮度光源, 同步辐射光源提供了其他光源所无法比拟的优势. 我国迄今已建成的最大的大科学装置—— 上海光源的建立和应用是新中国成立60年来的重大成就之一, 标志着我国在建设国际先进水平的大型科学实验装置方面具备了高水平的技术和集成与创新的能力, 已进入国际先进行列. 本文侧重介绍同步辐射光源在生命分析化学领域中的巨大作用, 并以上海光源为例介绍同步辐射光源装置的发展和应用状况, 旨在唤起和推动我国分析化学家的高度重视, 并充分利用我国这一先进的大型科学装置, 将生命分析化学的研究推进到一个崭新的、更高的层次.     

面向大场景的LiDAR-IMU-RTK融合SLAM方法

针对激光雷达(LiDAR)在大场景下同步定位与建图(SLAM)存在易退化和稳健性不佳的问题,提出了一种融合LiDAR、惯性测量单元(IMU)和实时动态差分定位设备(RTK)这三种传感器观测值的SLAM算法.为获得准确的优化初值并减少误差,利用多普勒测速方式解算初始全局姿态,并完成多源信息的空间基准统一.为适应复杂场景的连续定位,设计了一种动态调整各自权重与优化模式的因子图优化框架,融合了激光雷达里程计帧间约束、IMU预积分因子和RTK全局约束.在RTK遮挡、点云退化等各种城市环境中,实现了高精度定位和建图效果.实验结果表明,与LIO-SAM融合相同传感器信息相比,所提算法在RTK遮挡环境下的定位精度(均方根误差)提升了 65.8％.此外,在长距离车载实验中,系统具有良好的鲁棒性,且定位精度达到分米级.     

疫情期间居住环境对城市居民焦虑情绪的影响

新型冠状病毒肺炎（COVID-19）已演变为全球大流行疾病,疫情发生带来的不确定性不仅对公众的生命健康产生了威胁,而且令公众的负面心理状态——焦虑情绪不断加剧。居住环境是影响居民情绪的重要因素,根据“人—环境一致性理论”,人与环境是相互作用的,个人的认知受环境的影响。因此,以线上问卷调查的数据为基础,采用焦虑自评量表测度城市居民的焦虑情绪,通过二元Logistic回归方法,分析居住环境和人口学特征对焦虑情绪的影响。结果表明,在居住环境要素中,室内居住环境中的采光、通风和噪声状况,室外居住环境中的住区绿化状况、疫情宣传和管理状况以及安全设施状况对城市居民焦虑情绪有显著影响;在个人特征要素中,年龄、收入和独居状态对城市居民焦虑情绪产生显著影响。     

核糖核酸-蛋白质复合物规模化富集与鉴定技术的研究进展

核糖核酸(RNA)在细胞中并非单独存在,从它们产生到被降解的过程中与大量蛋白质发生相互作用,RNA结合蛋白(RNA-binding proteins, RBPs)能与RNA结合形成RNA-蛋白质复合物(RP复合物),并以这种复合物的形式发挥生理功能。RNAs或RBPs任一组分的异常与缺失都会影响RP复合物的正常生理功能,从而导致疾病的发生,如代谢异常、肌肉萎缩症、自身免疫性疾病和癌症。因此,定性定量分析RBPs及其在正常细胞和肿瘤细胞中与RNAs靶标之间的复杂相互作用网络有助于挖掘RP复合物在肿瘤发生发展中的作用,开发肿瘤生物标志物和新的治疗方式。要深入研究和理解RNAs与RBPs的相互作用网络,须依赖组学技术对RP复合物进行大规模鉴定。而作为在组学层面系统性解析RP复合物组成、含量和功能的第一步,大规模富集RP复合物极具挑战性。为了解决这一难题,研究者们发展了各种富集鉴定策略。该文针对RP复合物富集策略的最新进展进行了综述,包括紫外光交联和免疫沉淀(crosslinking and immunoprecipitation, CLIP)及其衍生技术、基于“点击化学”的富集策略和基于相分离的富集策略,比较分析了它们的技术原理、优缺点,以方便研究者们选择合适的策略来解决感兴趣的生物学问题。该文最后总结了当前的RP复合物富集方法仍然存在富集效率低和操作繁琐等亟需解决的技术挑战,为富集策略的发展提供了研究方向。     

非结构化网格下大范围波浪的折绕射计算

从含流缓坡方程出发,推导出光程函数方程。采用基于非结构化网格下的有限体积法对光程函数方程和波作用守恒方程进行数值离散和联合求解,从而构建了一个考虑绕射的计算近岸大范围波浪传播过程的数值模型。模型的空间步长不再受制于波长的限制,同时非结构化网格可以很好地拟合复杂岸线变形。模型分别通过了施奈尔定律、直立防波堤后的波浪绕射和圆形浅滩上的波浪变形验证,结果表明,该数值模式能有效模拟复杂边界条件和大范围水域下近岸波浪的传播过程中的折射和绕射等变形。