中等长高比腔体内的局部行进波对流

本文通过二维流体力学基本方程的数值摸拟，讨论了具有较弱的Soret结合的中等长高比空腔中的Counter propagating wave，局部行进波及定常行进波的动力特性，探讨了局部行进波的Rayleigh数依赖性及稳定性。     

长腔体内混合流体行进波对流的高精度数值模拟

该文构造了含源项的对流-扩散方程的高精度紧致格式,并应用于求解描述混合流体行进波对流系统的控制方程.其中,对流项采用四阶精度的紧致格式离散,扩散项用四阶对称格式离散.首先对长高比为46腔体内的混合流体行进波对流系统进行验证性计算,得到了瞬态的对传波(counterpropagating wave)以及两种类型的调制行进波(modulated traveling wave).验证结果与其他前人的数值模拟结果非常吻合.该文计算得到了延伸行进波(extend traveling wave),在此基础上通过减小瑞利数,分析了局部行进波的稳定性对Rayleigh数r的关系,并确定了局部行进波的稳定范围为r=1.12～1.22.     

水平流作用下的混合流体行进波对流

利用高阶紧致有限差分格式,数值模拟研究了物性参数对具有Soret效应的混合流体的Poiseuille-Rayleigh-Bénard流动系统的影响。在正的小分离比下,附加一个微小的温度扰动作为扰动源,流动系统时空结构的发展在经历了初始状态、线性波指数型成长和非线性发展三个阶段之后,最终演变成为稳定的周期性行进波状态。还进一步探讨了水平流强度和Rayleigh数对流场结构的影响。     

大长高比腔体内的混合流体行进波对流

该文报告大长高比腔体（Г=46）中强非线性状态（ψ=-0．47）混合流体行进波对流图案的数值模拟结果。利用MAC法通过二维流体力学扰动方程组进行了数值模拟。获得了发生在对流发生点附近的线性Counter propagatingwave，出现在分叉图非线性分支上的均匀行进波和发生在分叉图saddle-node附近的局部行进波状态等三种行进波对流图案，并探讨了它们的稳定性。最后将数值模拟结果与实验结果进行了比较。     

底部加热平面Poiseuille流中的局部行波结构

利用高精度紧致差分格式,模拟研究了物性参数对底部均匀加热平面Poiseuille流动系统中行波对流结构的影响.取与实验相同的参数条件下,获得的数据与实验结果吻合较好,验证了格式的有效性.当雷诺数为定值时,随着傅汝德数Fr的逐渐减小,流场中依次出现了传导状态、局部行波对流(LTW)状态和充分发展的行进波对流(TW)状态.LTW状态的存在受雷诺数和傅汝德数的共同影响,局部对流区域的宽度及对流涡卷数随着傅汝德数的增加而减小.此外,探讨了普朗特数对局部行波结构的影响,进一步给出了不同普朗特数下雷诺数和弗汝德数的倒数与产生涡旋的关系.分析表明:在给定雷诺数时,LTW状态发生的临界傅汝德数的倒数随着普朗特数Pr的增大而以指数形式减小;在Pr=2/3时,LTW状态存在的傅汝德数的范围为最小.     

单相与多相介质中弹性波波速相关问题对比研究

从单相介质到双相及三相多孔介质，通过研究Rayleigh波波速与体波波速之间的关系，得到了三种介质下半空间表面Rayleigh波存在所需满足的条件，以及分析了其理论求解过程之间的联系与差异。对由两种不同定义式得到的平面弹性波传播速度进行了理论分析，并以双相多孔介质为例，通过数值计算直观地对两者进行了比较，结果表明：（1）对于快纵波（P1）、剪切波（S），两种传播速度随频率的变化曲线（即弥散曲线）重叠；（2）对于慢纵波（P2）、Rayleigh波，两条弥散曲线分离，两种传播速度在数值上存在一定差异；（3）两者随频率的变化趋势基本一致。弹性波波数虚部与实部的比值的数值计算结果验证了上述结论。     

不同边界条件下非饱和土地基中的Rayleigh波传播

地球表面绝大部分土层并非处于完全饱和状态,故采用传统的饱和土两相介质理论进行动力学分析时,计算结果往往与实际情况不符。针对这一客观问题,以非饱和土为研究对象,在三相孔隙介质波动理论的基础上开展了非饱和土体半空间中Rayleigh波的弥散特性研究。分别考虑了两种不同的边界条件:(a)不透水不透气地基边界;(b)透水透气地基边界。根据边界条件及相关的本构关系式,推导出相应Rayleigh波的弥散方程,再通过Newton-Raphson法进行数值求解。最后讨论了在不同边界条件下,非饱和土地基表面附近Rayleigh波的弥散特性受到地基土饱和度、频率以及土体固有渗透系数的影响。计算结果表明:在两种边界条件下Rayleigh波的传播均受到地基土饱和度变化的影响。并且,频率及渗透系数在不同边界条件下对Rayleigh波特性的影响明显不同。     

瑞利阻尼参数对瑞利波作用下场地动力响应的影响

为研究地震中Rayleigh波对地表浅层土体的响应特征,针对Lamb问题的模型工况开展有限元动力分析,验证有限元法精确模拟Rayleigh波作用效应的可行性。以厦门地区浅层的素填土及粉质黏土为研究对象,采用摩尔-库仑本构模型,结合Rayleigh阻尼,并在模型的底部和边界上采用黏性边界,采用有限元法考察Rayleigh阻尼中质量比例阻尼系数α和刚度比例阻尼系数β对响应特征的影响规律。研究表明:有限元动力分析可以模拟Rayleigh波作用下的远场动力问题,能取得与Lamb问题解析解较为一致的解答,同时还可以捕捉P波和S波的到达时间;α的变化对素填土和粉质黏土中Rayleigh波的传播特征基本没有影响;β的变化不会影响传播速度,但影响波的振幅,β是Rayleigh阻尼的主控参数。该结论可为采用有限元法研究Rayleigh波对浅埋结构物的地震动力响应提供理论基础和科学依据。     

格雷水电站启闭机房地震作用下的动力可靠性分析

本文考虑了地震作用下启闭机房的动力可靠性分析，利用改造了的meyer小波的时频局部化特性都较好这一特点，可以充分考虑地震反应的时频局部特性。结果表明：启闭机房在输入地震波其超越概率为3％(罕遇地震)，超越界限为H／50时的动力可靠度较高，即大震不倒，说明该结构设计比较合理。     

单相与多相介质中弹性波波速相关问题对比研究

从单相介质到双相及三相多孔介质,通过研究Rayleigh波波速与体波波速之间的关系,得到了3种介质下半空间表面Rayleigh波存在所需满足的条件,以及分析了其理论求解过程之间的联系与差异。对由两种不同定义式得到的平面弹性波传播速度进行了理论分析,并以双相多孔介质为例,通过数值计算直观地对两者进行了比较,结果表明:(1)对于快纵波(P1)和剪切波(S),两种传播速度随频率的变化曲线(即弥散曲线)重叠;(2)对于慢纵波(P2)和Rayleigh波,两条弥散曲线分离,两种传播速度在数值上存在一定差异;(3)两者随频率的变化趋势基本一致。弹性波波数虚部与实部的比值的数值计算结果验证了上述结论。     

周期性加热Poiseuille-Rayleigh-Benard流动中局部行波的研究

该文通过二维流体力学基本方程组的数值模拟,研究了水平来流和周期性加热对腔体内流体的运动和动力学特性的影响。当相对瑞利数r(28)9时,随着水平来流雷诺数Re逐渐增加,腔体内的流体发生三种不同的运动,即局部对流运动、局部行波运动和水平流运动。对局部行波运动的周期pT进行研究,局部行波运动的稳定周期随水平来流雷诺数的增大而减小,随相对瑞利数的减小而减小;相对瑞利数越小,稳定周期随水平来流雷诺数变化的增长率越大。局部行波运动的区间(35)Re依赖水平来流雷诺数的强度,当水平来流雷诺数Re大于(35)Re的上限时流体为水平流运动,而当水平来流雷诺数Re小于(35)Re的下限时流体为局部对流运动;对于不同的相对瑞利数r,局部行波运动的区间(35)Re是不同的。随着水平来流雷诺数增大,发现腔体内上游行波区域对流圈的减少速度比下游行波区域更快。     

底部加热的两板间水平流动进口段流动特性分析

采用二维流体力学基本方程组对普朗特数Pr=0.72的具有水平流动的底部加热两板之间的流动特性进行数值模拟。结果表明,对于给定相对瑞利数r,随着雷诺数Re的增加,底部加热的两板之间依次出现定常对流滚动,均匀行波对流滚动,具有水平流动进口段的局部行波对流滚动及水平流动。对于相对瑞利数r=3,在雷诺数9.0＜Re＜21.0范围内,系统是局部行波对流滚动,存在水平流动进口段。随着雷诺数增加,水平流动进口段长度增加。对于雷诺数Re=25.0,在相对瑞利数4＜r＜12范围内,两板之间是局部行波对流滚动,出现水平流动进口段。随着相对瑞利数增加,水平流动进口段长度减小。最后给出了进口段长度随雷诺数或相对瑞利数变化的经验式。     

NUMERICAL SIMULATION OF TRAVELING WAVE CONVECTION IN A WEAKLY NONLINEAR REGIME

1.　INTRODUCTIONExperimentsontravelingwave(TW)convectionofabinaryfluidmixtureinfinitegeometrieshavefoundthatthesystemundergoesatransitionofalinearinstability[1][2]　attheonsetofconvectiontoaweaklynonlinearbranch[3～10]　　　inverycloseonsetofconvectionforacertainparameters.AlongthisweaklynonlinearbranchtherichdynamicshasbeenobservedinexperimentsforaseparationratiowithorderofΨ～-10-2.Spatiallyandtemporallymodulatedtravelingwaves(MTW)statefortheconvectionofabinaryfluidmixtureinalongandnar…     

考虑地震行波效应的大型水电站高耸进水塔群响应分析及碰撞研究

摘要：大型水电站进水塔塔群横向跨度大，地震空间效应会对塔群产生影响，工程界十分关注，真实模拟塔群结构对地震行波效应的响应也是计算分析的一个难点。本文采用直接加速度多点输入模拟大跨度结构在地震空间变化时的结构振动形态，用动接触方法模拟相邻塔段之间相互作用。计算表明对于大跨度高耸结构，地震行波效应对塔体动力反应有存在一定的影响，设计中需给予考虑；考虑行波效应时塔段之间分缝张开、而且有塔段碰撞现象；考虑地震行波效应与否对塔体顺水流向位移影响不大，对应力分布及最大值影响不明显。     

非一致地震动输入下高面板坝地震反应特性

为研究地震波非一致输入对三维高面板坝动力反应的影响,采用波场分离的思路将人工动力边界处的总波场分解为无局部场地效应影响的自由场和局部场地效应引起的散射场,借助黏弹性边界建立地震波在自由场作用下地震动非一致输入,实现考虑地基辐射阻尼和地震波行波效应的地震动输入。对我国西南地区某高面板坝进行非一致地震动反应分析,研究P波和SV波作用下坝体结构的动力反应规律。结果表明:当P波非一致输入时,随着入射角度的增加,竖向加速度和动位移极值逐渐减小,水平向加速度和动位移极值逐渐增大;SV波非一致输入时,地震动反应规律与P波入射时相反。入射角度对地震波的行波效应以及坝顶加速度反应谱幅值等都有较显著的影响。     

探地雷达和浅层地震波法在海堤抛石层探测中的应用

介绍探地雷达、瑞雷波法和地震映像法的基本原理及特点,针对海堤抛石断面结构分层及其物性特征,以浙江东部某海堤为例,综合运用探地雷达、瑞雷波法和地震映像法,高效、可靠、准确地探明了抛石层的分布范围及深度。探测实践表明,探地雷达具有快速、连续和整体性的优势,瑞雷波法具有较强的纵向分辨能力,地震映像法具有较强的横向分辨能力,这3种方法分别从浅层人工地震波场和电磁场方面反映探测对象和目标,起到了较好的互补和综合作用。     

多模式瑞雷波波场特征及能量分布特性研究

针对实际工程勘察中3种常见的典型地质结构，利用高阶有限差分正演模拟技术，深入研究了多模式瑞雷波波场特征及能量分布特性。研究结果表明：对于递增型地质结构，基阶波在整个频带波场特征十分明显，基阶波能量占整个波场的主导地位，此时反演分析时可仅利用基阶波信息；而对于含低速软弱夹层或高速硬夹层等复杂地质结构，高模式波波场特征在高频段或中频段十分显著，基阶波能量则在这些频段处于次要地位，此时反演分析时应充分利用多模式瑞雷波信息，以提高复杂地质结构反演解释精度和可靠性。