New explicit algebraic stress and flux model for active scalar and simulation of shear stratified cylinder wake flow

On the numerical simulation of active scalar, a new explicit algebraic expression on active scalar flux was derived based on Wikstr?m, Wallin and Johansson model (a ^WWJ model). Reynolds stress algebraic expressions were added by a term to account for the buoyancy effect. The new explicit Reynolds stress and active scalar flux model was then established. Governing equations of this model were solved by finite volume method with unstructured grids. The thermal shear stratified cylinder wake flow was computed by this new model. The computational results are in good agreement with laboratorial measurements. This work is the development on modeling of explicit algebraic Reynolds stress and scalar flux, and is also a further modification of the a ^WWJ model for complex situations such as a shear stratified flow. Supported by the National Nature Science Foundation of China (Grant Nos. 50679019, 50009001), the National Basic Research Program of China (“973” Project) (Grant No. 2008CB418202), the Project of “Six Talent Peak” of Jiangsu Province (08-C), Social Technology Development Foundation of Jiangsu Province (Grant No. BS2006095) and the “908” Special Foundation of Jiangsu Province (Grant No. JS-908-02-06)     

A macro-meso constitutive law for concrete having imperfect interface and nonlinear matrix

The overall behavior of concrete depends on its meso structures such as aggregate shape, interface status, and mortar matrix property. The two key meso structure characters of concrete, bond status of interface and nonlinear property of matrix, are considered in focus. The variational structure principle is adopted to establish the macro-meso constitutive law of concrete. Specially, a linear reference composite material is selected to make its effective behavior approach the nonlinear overall behavior of concrete. And the overall property of linear reference composite can be estimated by classical estimation method such as self-consistent estimates method and Mori-Tanaka method. This variational structure method involves an optimum problem ultimately. Finally, the macro-meso constitutive law of concrete is established by optimizing the shear modulus of matrix of the linear reference composite. By analyzing the constitutive relation of concrete established, we find that the brittleness of concrete stems from the imperfect interface and the shear dilation property of concrete comes from the micro holes contained in concrete. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 50679022, 90510017, 50539090) and National Basic Research Program of China (Grant No. 2007CB714104)     

一种长距离链式无线传感器网络节点部署方法

为了更可靠、高效地将无线传感器网络应用到长距离工程监测中,针对其单覆盖的特点,提出多汇聚节点的双链式结构部署节点的方法,并用不等间距的优化部署方法部署传感器节点,进一步均衡整个网络能耗,同时给出了各跳间距的计算公式;分析和仿真表明,多汇聚节点的双链式优化部署方法适合长距离传输,并可克服个别传感器节点因转发数据而过度消耗能量过早死亡的缺陷,使得各传感器节点均衡能耗,显著地延长了网络的生命周期.     

基因表达式编程及其在混凝土徐变分析中应用

混凝土徐变分析在混凝土结构应力计算和变形分析中有着重要意义。由于影响混凝土徐变的因素较多,徐变函数呈现高度非线性,传统回归方法难以取得令人满意结果。基因表达式程序设计方法,吸取了遗传算法和基因编程两者的优点,在解决非线性拟合问题方面表现出非凡的数据挖掘能力与优势。在基因表达式编程理论分析基础上,利用该方法建立了混凝土徐变函数知识挖掘模型。实例表明,该模型比常规方法得到的函数有更高的精度。     

多层多跨钢板剪力墙水平极限承载力分析

通过相关文献的钢板剪力墙试验数据验证了使用等效拉杆模型并利用SAP2000有限元软件进行Pushover分析计算多层钢板剪力墙水平极限承载力方法的正确性。利用试验验证的有限元分析方法分别研究了4层单跨钢板剪力墙和4层3跨钢框架-钢板剪力墙双重抗侧力体系在倒三角型分布的水平荷载作用下剪力墙板高厚比的变化对结构水平极限承载力的影响,并与相应纯框架的结构性能进行了比较,建议剪力墙板的高厚比取为250~300,这为钢板剪力墙的设计提供了理论依据。     

基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法

地下水是海岛重要的淡水资源。为了解决海岛地下水管理实践中遇到的模型计算成本过高以及现有替代模型黑箱性问题,本文提出基于随机行走的海岛地下水流替代模型构建方法。通过GPU并行随机行走算法分别建立海岛的人工增储含水层、分层越流含水层、随机非均质含水层的替代模型,并与相应海岛含水层解析解或数值解进行对比,验证随机行走替代模型在不同海岛含水层模型中的适用性和可靠性,分析潮汐动态边界对海岛分层含水层的影响,最后评估行走元数量对替代模型误差及计算成本的影响。     

设调压室水电站输水发电系统耦合振荡特性研究

设调压室水电站输水发电系统是复杂的水机电耦合系统,目前对耦合系统的振荡特性以及各个子系统间的耦合作用关系尚不明晰。本文首先将整个水电站系统分为“引水隧洞-调压室”子系统和“压力管道-机组”子系统,针对“压力管道-机组”子系统的稳定性提出了耦合振荡域的概念并推导了其解析公式,然后结合特征值分析法和数值模拟揭示了耦合系统的振荡特性,最后运用频域分析法探究了两个子系统间的幅频特性及相互作用关系,提出了衡量系统耦合振荡稳定性的定量指标。结果表明：当调速器参数在耦合振荡域外取值时,水电站系统恒不稳定,因此调速器参数在耦合振荡域内取值是整个水电站系统稳定的必要条件。当调速器参数在耦合振荡域内取值时,耦合系统的稳定性由低频振荡模式决定,将系统低频振荡模式的频率代入到两个子系统的幅频特性函数之积中,可以得到振荡叠加率,该值反映了系统扰动在闭环系统中增益值,具有明确的物理意义,当振荡叠加率小于1时,受扰系统趋于稳定。研究成果不仅丰富了水力过渡过程理论体系,对提高水电站运行稳定性也具有较好的工程应用价值。     

2000—2020年中国地下水开采时空演变特征EI北大核心CSCD

采用Mann-Kendall趋势检验法、重心模型和标准差椭圆法研究了2000—2020年我国地下水开采时间变化特征、空间分布特征和重心迁移过程。结果表明:2000—2020年我国地下水开采量呈现波动性减少趋势,年均递减率为0.83%;华北地区在严格的地下水开采管理、地下水超采综合治理和南水北调工程共同作用下,地下水开采量得以压减,东北地区和西北地区由于黑龙江、新疆农业经济发展,地下水开采量明显增加;我国地下水开采重心主要分布在河北、山西和内蒙古交界处,有向西北方向偏移的趋势,地下水开采空间分布格局由东北—西南方向逐渐偏转为东—西方向,方向性趋势也更为明显。     

拟建鄱阳湖水利枢纽对湖区水环境容量的影响

采用水动力水质模型模拟了鄱阳湖在极端退水年(2016年)和一般退水年(2017年)两种退水工况下拟建鄱阳湖水利枢纽建设前后的水动力水质过程,并构建湖区水环境容量模型评估了鄱阳湖拟建水利枢纽对湖区水质和水环境容量的影响。模拟结果表明：枢纽建设运行能显著增加鄱阳湖的水体体积,每月最大可增加77%;在退水初期主要降低湖泊中部的TP质量浓度,在极端退水年的退水后期会导致闸上TP质量浓度升高,在一般退水年则会导致闸上TP质量浓度降低,但对COD_Mn和NH₃-N质量浓度空间分布无明显影响;在极端退水年,枢纽建设运行会导致COD_Mn、NH₃-N和TP质量浓度增大,而在一般退水年则会导致TP的质量浓度降低;枢纽建设运行能显著提升COD_Mn和NH₃-N的水环境容量,在一般退水年会增大TP的水环境容量,但在极端退水年TP的水环境容量可能降低。     

湖南省农业干旱灾害风险区划研究

基于自然灾害风险理论和旱灾物理成因,考虑干旱的危险性、承灾体的暴露性、环境的脆弱性以及抗旱减灾能力等方面的要素,运用“自下而上”的区划方法,对湖南省农业干旱灾害风险进行了区划。以县级行政区为最小区划单元,选取9个评价指标并利用层次分析法构建农业干旱灾害风险指数,采用基于GN算法的区域区划方法,将湖南省划分为5个干旱灾害风险等级和12个分布区,其中常德市、衡阳市、郴州市等地部分地区风险较高;划分结果与湖南省水稻生产干旱灾害风险区划的结果多数相同,验证了区划结果的合理性。