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1.
基于计算流体力学的寒区土壤水热耦合模型研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
土壤水文过程(水分运移和传热)及其对气候变化的响应是寒区水文学的前沿问题。然而,冻土的存在使得寒区土壤水文过程变得极其复杂。此外,寒区自然环境恶劣,较难获取长时间序列和高分辨率的野外观测资料。近年来,充分利用已有的观测数据,构建寒区土壤水热耦合模型,并开展相应的数值模拟研究,已成为理解寒区土壤水文物理过程,揭示其动力学机制的重要途径。基于寒区土壤水文物理过程和计算流体力学方法,构建了高分辨率、适用于完全饱和状态下的寒区土壤水热耦合模型,且自主研发了相应的数值求解器和软件包。随后,通过一系列完全饱和状态下的验证算例,如经典的一维传热方程解析解、被广泛应用的二维基准测试算例和室内土柱冻结实验等,对已构建的模型进行了系统的检验。模型模拟结果与解析解、基准算例的结果以及实验数据相比,均有较好的一致性,表明该模型较为准确且高效地模拟了寒区土壤在完全饱和状态下的水分运移和传热过程,尤其能够精细刻画冻土水-冰相态变化等关键过程,有望成为研究寒区土壤水文过程的有力工具。  相似文献   
2.
对具有复杂下垫面的小区精细化风环境进行数值模拟是当前城市气象研究的热点,而针对具有复杂地形的山地型城市(如重庆)的研究还比较匮乏。本文采用能显式分辨下垫面陡峭地形和复杂建筑物的计算流体力学(CFD)模式对重庆市渝北区龙湖社区气候态下的精细化风环境进行高分辨率的数值模拟。结果表明,下垫面能显著调节小区内风场的分布,风速大值区主要出现在九龙湖等开阔区域以及与中尺度背景入流方向一致的街道中。在夏季,小区整体风场以东南风为主,而其他3个季节则以偏东风为主。4个季节中,夏季小区内的风速最大,平均风速为0.3 m/s左右,局地能出现大于背景风的风速,可达0.8 m/s;其他3个季节的风速则较弱,区域平均的风速在0.2 m/s左右。不同的建筑物布局对局地风环境的影响也不同:单个孤立高层建筑迎风面的近地面存在明显地绕流,局地风速有所增加,而在背风面则形成尾流区,水平风速较低;在低矮分散的建筑群,建筑物的整体高度不高,区域内流场相对来说比较一致,风速较大,有利于小区的通风;在密集高层建筑群内,由于建筑物群本身的布局比较封闭,加之不同建筑物的环流场存在相互干扰及影响,使得小区近地面风速几乎为零,不利于小区通风和污染物扩散。建筑物的这些影响在城市冠层内尤为明显,高度越高这种影响越弱。  相似文献   
3.
日冕中冕环的无衰减横向振荡(简称无衰减振荡)自2012年被发现以来,受到了广泛的关注.无衰减振荡具有在日冕中广泛存在以及振幅无明显变小的特性,使之在解释日冕加热和冕震学诊断上都具有相当的潜力.总结了日冕中无衰减振荡的研究进展,包括观测研究得到的一系列结果、提出的理论和数值模型以及基于无衰减振荡进行冕震学诊断的一些尝试,并且展望了未来可以进一步开展的研究.  相似文献   
4.
为提高大白菜等小粒径精密播种机的机械化水平,设计了一种小粒径气吸式排种器.首先利用JPS-12排种器性能检测试验台对排种器进行测试,得到不同参数组合下的性能指标与最优参数组合.然后使用计算流体力学方法(CFD),借助FLUENT软件分析了吸种器内部流场的分布,得到了吸种器内部压力分布云图和吸种孔截面云图.最后基于离散元法(DEM)建立大白菜种子颗粒模型,对排种器仿真模型进行简化和网格划分,完成了小粒径气吸式排种器DEM-CFD耦合仿真实验.对比台架与仿真试验结果,得出如下的结论:当排种盘转速为20 r/min,真空度为2.2 kPa时,排种性能最佳.  相似文献   
5.
为了研究流体力学边界层理论中的Blasius问题临界值β*上界的性质.通过改进~t的下界重新估计z(~t)的上界(记z(~t)=max{z(t):t∈[0,1]}).利用这一估计,选择新的比较函数c(t)和g(β)来研究奇异积分方程z(t)=Az(t)+(1-t)Bz(t),B≤t<1,在C[β,1]中解的存在性,证明所获得的正解是等价积分方程z(t)=∫1ts(1z(-s)s)ds+(1-t∫)βtz(ss)ds,t∈[β,1)的解.获得临界值的新上界β*≤-0.20269,改进了最新的估计β*<-0.1971.  相似文献   
6.
孔大力 《天文学报》2014,(2):189-190
<正>本论文5章内容分为流体静力学、黏性流体运动学和低黏性流体动力学3个部分.按研究课题划分,主要包含行星流体、生物流体与高性能计算方法3个方面.在流体静力学部分中,经典马克劳林椭球形状理论首次被推广到更真实的类地行星分层模型.该模型可准确计算在自引力平衡条件下,旋转岩石行星外表面与核-幔-边界的椭球形状.为相关行星外部引力场问题的研究和快速旋转液态内核区域内的磁流体力学数值模拟提供了关键拓扑约束.  相似文献   
7.
基于CFD软件,采用有限体积法,以及固定式轴流水轮机构造原理与可根据海流方向做自适应调整的轴流、悬浮式潮流能水轮机结构,通过数值仿真,开展了悬浮式水轮机系统在数种工况下的纵向方向抗倾覆稳定性分析。对比了不同流速与不同倾向角之间的共30种组合工况,分析了流速与倾向角对水轮机总纵力矩的影响,发现在不同工况下,该悬浮式水轮机在纵向方向上抗倾覆性能良好,在各流速工况下,均能在小倾角范围内达到稳定平衡状态,纵向稳定状态工况下静水面平行线与水轮机中轴线夹角γ保持在2°~3°左右。本文研究结果可为轴流悬浮式水轮机的抗倾覆稳定性计算提供一定参考。  相似文献   
8.
To assist validation of the experimental data of urban pollution dispersion, the effect of an isolated building on the flow and gaseous diffusion in the wake region have been investigated numerically in the neutrally stratified rough-walled turbulent boundary layer. Numerical studies were carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD) models. The CFD models used for the simulation were based on the steady-state Reynolds-Average Navier-Stoke equations (RANS) with κ-ε turbulence models; standard κ-ε and RNG κ-ε models. Inlet conditions and boundary conditions were specified numerically to the best information available for each fluid modeling simulation. A gas pollutant was emitted from a point source within the recirculation cavity behind the building model. The accuracy of these simulations was examined by comparing the predicted results with wind tunnel experimental data. It was confirmed that simulation using the model accurately reproduces the velocity and concentration diffusion fields with a fine-mish resolution in the near wake region. Results indicated that there is a good agreement between the numerical simulation and the wind tunnel experiment for both wind flow and concentration diffusion. The results of this work can help to improve the understanding of mechanisms of and simulation of pollutant transport in an urban environment.  相似文献   
9.
基于 2.5 维理想磁流体力学(Magnetohydrodynamic,MHD)方程组分析了行星际激波在日球层子午面内的传播过程及其相应的地磁效应.日球层电流片(Heliospheric Current Sheet,HCS)-日球层等离子体片(Heliospheric Plasma Sheet,HPS)对于行星际激波的传播具有一定的阻碍作用.当行星际激波相对于HCS 倾斜传播时,相对于扰动源位于HCS 异侧的激波强度较同侧的明显减弱.局地激波面的法线(或形状)对通过激波阵面的磁力线发生偏转的程度和方向起决定性作用.沿激波传播方向其为准平行激波,磁场偏转程度较小,而其两侧部分则为斜激波,磁场偏转程度较大.位于HCS-HPS 位置处的波前形成凹槽,磁力线偏转程度明显加强.行星际激波对磁场的偏转效应是其驱动地磁暴的重要机制,而且地磁效应的强度与地球相对于HCS 的角距离Δθp有明显关系.数值模拟结果表明:任何行星际激波,Δθp=0°处均无法形成较大强度的地磁效应;沿HCS 传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 两侧;相对于HCS 倾斜传播的行星际激波,地磁效应最强的区域位于HCS 异侧.  相似文献   
10.
We develop a theoretical formulation for the large-scale dynamics of galaxy clusters involving two spherical ‘isothermal fluids‘ coupled by their mutual gravity and derive asymptotic similarity solutions analytically. One of the fluids roughly approximates the massive dark matter halo, while the other describes the hot gas, the relatively small mass contribution from the galaxies being subsumed in the gas. By properly choosing the self-similar variables, it is possible to consistently transform the set of time-dependent two-fluid equations of spherical symmetry with serf-gravity into a set of coupled nonlinear ordinary differential equations (ODEs). We focus on the analytical analysis and discuss applications of the solutions to galaxy clusters.  相似文献   
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