基于对称视角的一题多法的研究

一、研究一题多法的缘起一题多法是具有中国特色的数学教育成果之一,它在培养学生的发散思维、提高学生的综合素养及减轻学生的学习负担等方面作用巨大.笔者在长期的实践与研究中,深感学生解题思路匮乏,不少学生面对教师或教辅给出的精彩纷呈的巧思妙解,往往产生难以企及的自卑感,因此,破解一题多法产生的密码,从而让更多的学生受益,是数学教育者共同面对的难题,也是笔者长期研究的课题.本文研究的范围仅限于某一知识领域内的、教师在     

明渠层流近床面颗粒拖曳力研究

泥沙颗粒受到的拖曳力是泥沙运动的主要驱动力,而当前应用于计算流体力学-离散颗粒法(CFD-DPM)耦合模型进行水沙运动模拟的泥沙颗粒拖曳力公式均没有考虑明渠流底床边壁作用的影响。求解不可压缩Navier-Stokes方程,对明渠层流不同雷诺数条件下床面附近不同高度处颗粒所受拖曳力进行了模拟,根据模拟结果变化规律,提出了综合考虑床面和水流惯性对标准拖曳力影响的修正拖曳力计算公式。与常用的单颗粒标准拖曳力公式和考虑遮蔽效应的多颗粒拖曳力公式相比,采用本文修正公式得到的水沙作用力更接近高精度数值解,应用于CFD-DPM输沙模拟获得的输沙结果与输沙率公式结果一致,应用分析表明输沙模拟应当采用粗糙底床边界。     

海域水流及水质之综合智慧型系统

本文研究之目的为将近年来先进的人工智能技术与现有的数学模型互相结合,开发一套有关海域水流及水质之综合智能型系统。其应用之技术包括智能型系统、人工神经网络及模糊推理系统。此系统可作辅助设计或训练之工具,能帮助水力及环境工程师熟习最先进的海域水流及水质模型,以期使科研与实际执行者之间的距离缩小。其结果可导致对各种不同方式数学模型之好处、应用或限制,有更透彻的了解,甚至从而达成突破及贡献。随着环境可持续性愈来愈被重视,对开发此类综合系统之需求亦逐渐增加,正好可辅助决策者迅速地达成决定,并同时可向公众提供方便及公开的水质信息。     

火星上首次发现湖岸线

美国科罗拉多大学波尔得分校（University of Coloradoat Boulder）的迪亚克雷（Gaetano DiAchille）等人在美国宇航局火星勘测轨道飞行器（Mars Reconnaissance Orbiter,MRO）最近拍摄的照片中发现水流冲刷出一个约48千米长的峡谷,它与一个山谷相连,流水沉淀物形成了一个巨大三角洲。他们已将论文发表于最近的《地球物理学研究快报》（Geophysical Research Letters）。     

钱立言：似水流年

在我采访的众多CFO中,很少有人像钱立言这样平静。她走过的每一个脚步都那么自然,20多年的故事在她口中娓娓道来,不过是光阴荏苒。     

基于JASMIN的地下水流大规模并行数值模拟

针对具有精细网格剖分、长时间跨度特征的地下水流模拟中计算时间长、存储开销大等瓶颈问题,基于MODFLOW三维非稳定流计算方法,提出基于网格片的核心算法以及基于影像区的通信机制,并在JASMIN框架上研制了大规模地下水流并行数值模拟程序JOGFLOW.通过河南郑州市中牟县雁鸣湖水源地地下水流的模拟,对程序正确性和性能进行了验证;通过建立一个具有精细网格剖分的假想地下水概念模型对可扩展性进行测试.相对于32核的并行程序,在512以及1 024个处理机上的并行效率分别可达77.2%和67.5%.数值模拟结果表明,JOGFLOW具有较好的计算性能与可扩展性,能够有效使用数百上千计算核心,支持千万量级以上网格剖分的地下水流模型的大规模并行计算.     

桩柱水流作用力实验测量技术研究

桩柱的绕流水流作用力一直是工程设计中所关注的问题。为了精确地测量模型试验中竖直桩柱在不同来流夹角下的水流作用力,基于力的平衡原理,设计并制作了一种新的桩柱水流作用力试验测量装置,并采用标准砝码模拟水流作用力,验证了该测量装置在不同来流工况下的测量精度。结果表明:桩柱受不同来流夹角的水流作用力时,该装置都具有相当高的测量精度,可满足模型试验要求。因此,该测量方法可用于竖直桩柱在水平或斜向水流作用下模型试验中水流作用力的试验研究。     

水流吸收型高能激光能量计溯源方法及其溯源体系研究

提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法,将水流从吸收腔前端导入至加热容器,在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较,达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致,均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小,经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明,残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著,增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8%(k=2),被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对,两者具有很好的一致性,修正因子仅为1.006,标准偏差为1.4%。     

非饱和土壤水流问题基于POD 方法的降阶有限体积元格式及外推算法实现

利用特征投影分解(proper orthogonal decomposition, 简记为POD) 方法对非饱和土壤水流问题的经典有限体积元格式做降阶处理, 建立一种具有足够高精度维数较低的降阶有限体积元格式, 并给出这种降阶有限体积元解的误差估计和外推算法的实现, 最后用数值例子说明数值结果与理论结果是相吻合的. 进一步表明了基于POD 方法的降阶有限体积元格式对求解非饱和土壤水流问题数值解是可靠和有效的.     

Upwind finite difference method for miscible oil and water displacement problem with moving boundary values

The research of the miscible oil and water displacement problem with moving boundary values is of great value to the history of oil-gas transport and accumulation in the basin evolution as well as to the rational evaluation in prospecting and exploiting oil-gas resources. The mathematical model can be described as a coupled system of nonlinear partial differential equations with moving boundary values. For the twodimensional bounded region, the upwind finite difference schemes are proposed. Some techniques, such as the calculus of variations, the change of variables, and the theory of a priori estimates, are used. The optimal orderl2-norm estimates are derived for the errors in the approximate solutions. The research is important both theoretically and practically for the model analysis in the field, the model numerical method, and the software development.