Theoretical analysis and experimental study of oxygen transfer under regular and non-breaking waves

The dissolved oxygen concentration is an important index of water quality, and the atmosphere is one of the important sources of the dissolved oxygen. In this paper, the mass conservation law and the d...     

有限深分层流体中有限振幅内孤立波的高阶理论

研究有限深分层流体有限振幅内孤立波的高阶理论。针对上层流体密度均匀,下层密度随深度变化的有限深混合分层模型,采用PLK方法和匹配渐近展开法相结合,建立了波幅的二阶、三阶修正所满足的方程。并在特殊密度分布——强分层流体模型下对波幅二阶、三阶发展方程进行了数值计算,得到了波幅二阶、三阶解曲线。结果表明,我们的一阶、二阶振幅修正方程与前人研究结果一致,二阶、三阶解曲线相对于一阶解曲线有明显的改进,因此,推广了前人的工作。     

郑州市雨岛效应多方法集成评估及量化研究

为研究城市化发展带来的雨岛效应问题,选用郑州市1978—2018年社会经济资料和1960—2020年逐日降雨资料,在利用六阶段论和“S”形曲线法分析郑州城市化发展水平的基础上,多方法并举构建雨岛效应评估方法体系;基于年降水量、年汛期降水量对郑州市雨岛效应进行趋势和周期变化分析,并引入标准化距离法量化评估雨岛效应。结果表明：郑州市中心城区雨岛效应在1997年和2004年有明显突变增强趋势;年降水量、年汛期降水量雨岛效应增强趋势分别持续4 a和10 a,且分别具有8～10 a、15～20 a的第一主周期和17～20 a、6～10 a的第二主周期;标准化距离法计算的年降水量、汛期降水量增雨系数标准化显化值分别为0.261和0.643,说明郑州市雨岛效应集中于汛期。     

NUMERICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON LIQUID-SOLID FLOW IN A HYDROCYCLONE

Hydrocyclones are widely used in industry, of which the geometrical design using CFD techniques is gaining more popularity in recent years. In this study, the Euler-Euler approach and the Reynolds stress model are applied to simulate the liquid-solid flowfield in a hydrocyclone. The methodology is validated by a good agreement between experimental data and numerical results. Within the research range, the simulation indicates that the liquid-solid separation mainly occurs in the conical segment, and increasing conical height or decreasing cylindrical height helps to improve the grade efficiencies of solid particles. Based on these results, two of the same hydrocyclones are designed and installed in series to establish a liquid-solid separation system. Many experiments are then conducted under different conditions, in which the effects of the water cut and the second hydrocyclone on the separation are investigated. The results also confirm that smaller solid particles are more susceptible to the inlet conditions, and the second hydrocyclone plays a more important role as the water cut reduces.     

地基土水工建筑物滑动计算

地基土样室内剪切试验是对该地基土样的试验,是土力学学科技术。基坑小型压板剪切试验是该地基土承载建筑物压应力的滑动试验,是土力学学科技术发展到工程技术。研究该工程技术,确定地基土开挖回弹再压缩的滑动承载能力降低数值;去除地基土在压力强度降低的超固结强度峰值;简化确定地基土的极限滑动剪切强度包线;确定地基土设计极限滑动剪切系数tgψ;确定在压应力大于σci作用该地基土发生滑动;根据地基土和水工建筑物底板的位移、滑动不同型式;确定地基土体蠕变滑动轮廓计算方法。按方法加固和改建各1座已建水工建筑物获得成功,计算成果符合实物工况。     

GPS RTK技术在依兰丹青河电站测量中的应用

测图中较平坦地区,除利用GPS平面信息(x,y)外,还可用第三维信息(h).GPS的平面精度之高已被人们所共识和接受,但其高程精度如何,一直是人们普遍关心的问题.为此,一些测绘单位进行了若干试验,从实验结果来看,其精度已能达到低等级水准要求.在通视条件较差的测区采用GPS RTK技术施测地形图就会大大地提高工作效率.     

基于EnKS和SWAT模型的闽江流域径流数据同化

地表水文过程中观测变量对状态变量的响应存在时间滞后性,为提高径流数据同化的精度,以闽江流域为研究区,基于集合卡尔曼平滑器（EnKS）和SWAT模型,构建径流数据同化方案,并与集合卡尔曼滤波（EnKF）方法进行对比,评价不同同化模型的精度,分析数据同化对不同径流分量的影响。结果表明：EnKS最优时间窗口长度在不同水文周期、流域存在差异;考虑水文模型的时间滞后性可以有效提高模型的同化精度,对比EnKF方法,EnKS方法的纳什效率系数(NSE)在七里街、沙县、竹岐3个站点上分别提升了0.03、0.12、0.03,均方根误差(RMSE)分别减小了7.43%、26.81%、4.25%;数据同化方法对不同径流分量的改进程度存在空间异质性和时间异质性,在高渗透率土壤和陡坡区域EnKS方法能使壤中流获得更显著的改进,丰水期EnKS方法对地表径流的改进较枯水期更明显。     

用N-S方程模型模拟孤立波在各种防波堤堤前的爬高

本文以Navier Stokes方程为控制方程,用k ε模型来封闭湍流模型,采用VOF方法来跟踪波动自由表面,建立了二维垂向数学模型。并用解析解和实验数据对模型进行了验证。利用此数学模型模拟了在水位较浅,不发生越浪的情况下,孤立波在直立堤、斜坡堤、半圆型防波堤堤前爬高的过程,并对波面、速度场和压强场进行了比较。     

双孤立波直墙爬高的实验研究

海啸波在近海传播过程中有可能会演化成若干个孤立波组成的波列.为了研究孤立波波列对海岸结构物的作用机理,本文在波浪水槽中进行了双孤立波的直墙爬高实验.通过控制推板式造波机的运动,有效地实现了不同波峰间距双孤立波的造波方法.在复演并验证单孤立波直墙爬高的基础上,完成了不同相对波高、相对波峰间距的双孤立波爬高系列实验,给出了双孤立波平底传播及直墙爬高过程的波面时间序列及爬高过程水线运动时间序列.实验结果表明:对两个等波高的双孤立波而言,当相对波峰间距降到某临界值时,跟随在后孤立波的爬高放大系数将小于先导孤立波的爬高放大系数;当先导孤立波的波高大于跟随孤立波的波高,先导孤立波将更加显著地抑制对跟随孤立波的爬高过程,使得后者的最高爬放大系数显著减小;若在直墙爬高前两个波已明显重叠,即呈双峰瞬态波形,爬高放大系数不会大于具有相同波高的单孤立波的爬高放大系数.     

孤立波与连续波列爬坡的数值计算

本文在文献[8]的基础上，将原来处理人为边界的办法改用开路边条件，并将其推广到有入射波穿过人为边界的情况，这不仅使所需计算时间和内存量大大减少，而且首次计算了连续波列的爬坡运动，所得数值结果与实际观测到的现象相吻合；对孤立波的计算所得之最大爬升高度，与实验结果相当一致。     

两层模式下内波K-dv方程的频散关系

为了更好地了解内孤立波的特性,分别利用椭圆余弦波方法和摄动展开方法,对两层模型下内孤立波K-dv方程的频散关系进行了推导。结果显示：利用后一种方法得到的两层模式下内孤立波K-dv方程的频散关系是一种方便、实用的解析式。据此解析式可进一步得到内孤立波半波宽度与内波波数间的关系,从而可将内孤立波理论与内波合成孔径雷达（SAR）图像联系起来。用此解析式计算得到的内孤立波频率和相速度与实测结果具有很好的一致性,因而为进一步进行分析和利用数据估计内孤立波的部分参数提供了理论依据。对解析式中频散项和非线性项量级的进一步分析认为,非线性项的作用在从SAR图像中提取内波振幅等参数时最好不予忽略。     

堤防工程设计波浪爬高分析与计算

根据有关规范及资料,综合论述了堤防工程设计时,由风场要素推求设计波浪要素、波浪传播变形及波浪爬高分析计算方法,结合实际工程对不同方法进行比较,提出合适计算方法.     

三孤立波的斜坡爬高特征

该文采用推板式造波机和改进的Goring造波方法在波浪水槽中生成了由三个等波高孤立波组成的波列,首先在坡度为1/10的斜坡上进行了多个孤立波连续爬高的实验研究。实验测量了等波高双孤立波和三孤立波在等水深波浪水槽中传播和在斜坡上的爬高过程,给出了沿程多点浪高仪测量的波面时间序列和高速摄像记录的水线在斜坡上爬高与回落过程影像。分析了来波相对波高和无量纲波峰间距对每个孤立波爬高放大系数的影响。在基于RANS方程和VOF方法的数值波浪水槽中,模拟了三孤立波爬高过程,给出了最大爬高与破碎特征。实验和数值模拟结果表明,孤立波在斜坡上回落时会产生强劲的回流水流,该反向流动导致后随孤立波破碎,消耗波动能量,使得后随孤立波的爬高放大系数明显小于没有回落水流影响的首个孤立波的爬高放大系数。当孤立的波峰间较大时,若来波相对波高较小,后两个的孤立波爬高基本相同;若来波相对波高较大时,第三个孤立波的爬高大于第二个孤立波的爬高。     

有限深两层流体中内孤立波传播演化理论模型研究

该文对Choi和Camassa给出的一个内孤立波方程模型中的系数进行了修正,并给出了基于方程的内孤立波定态解表达式,将其称为内孤立波me Kd V理论解,进而采用有限体积/有限差分混合方法数值求解内孤立波的三类(Kd V、e Kd V和me Kd V型)非线性传播演化方程,分别以内孤立波的Kd V、e Kd V、MCC和me Kd V定态解作为初始输入波,研究其非线性传播演化特性,并获得其适用性条件。结果表明,三类非线性传播演化方程,只适合于相应内孤立波定态解初始波的定态传播,而对其他定态解初始波将发生波形变形、分裂等非线性现象。在此基础上,定量地给出了三类非线性传播演化方程的适用性条件,为采用何种非线性方程来研究实际海洋中内孤立波的传播演化问题提供了理论依据。     

一般密度分布的分层流体中内孤立波三阶理论

在浅水假定下,可以用KdV方程描述一阶内孤立波演化,其单个孤立波解有熟知的“Sech”波形,波速与波幅呈线性关系,波长与波幅的平方根成反比。本文借助计算机代数软件一MATHEMATICA,这种理论推广到三阶,得知高阶项满足线性化非齐次KdV方程,并得到波形和波速的三阶修正以及波长的二阶修正。在Boussinesq近似下讨论了有线性基本剪切流动与不变的Brunt-Vaeisalae频率这一特殊情形。     

海洋内孤立波作用下张力腿平台动力响应特性

基于三类内孤立波理论KdV、eKdV和MCC的适用性条件,将张力腿简化为非线性梁模型,采用Morison和Froude-Krylov公式计算张力腿平台的内孤立波动态载荷,结合浮体有限位移时域运动方程,建立了内孤立波与张力腿平台相互作用的理论模型。以东沙群岛附近海域某实测内孤立波为对象,对典型张力腿平台(ISSC-TLP)在内孤立波作用下的动态载荷、运动响应以及张力腿张力的变化特性进行数值分析。研究表明,内孤立波不但对张力腿平台产生突发性冲击载荷,使其产生大幅度的纵荡位移,还会显著增加张力腿的张力。因此,在张力腿平台的设计应用中,内孤立波的影响不可忽视。     

孤立波爬坡，漫顶以及再生的数值模拟

本文用数值模拟的方法对孤立波翻越倾斜坡岸的全过程进行了研究.计算过程稳定,同Hall&Watts和NicholasDodd的实验结果吻合良好,某些情况下比NicholasDodd方法更接近实测值.能很好地模拟出波浪爬坡,漫顶以及越过物体后再次形成波浪的全过程.