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高超声速飞行器流-热-固耦合数值模拟

化工学报 2015年第S1期66卷 89-94页

作者：陈梅洁程珙田枫林何玉荣哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

选用HiFire-1锥体部分作为研究对象,采用顺序耦合方法,对飞行器锥体的流-热-固耦合场进行了研究分析。在外流场的数值模拟中采用Transitionk-kl-ω湍流模型准确计算出了转捩位置和热流数值,在温度场和应力场的数值模拟中计算了气动加热1... 详细信息

选用HiFire-1锥体部分作为研究对象,采用顺序耦合方法,对飞行器锥体的流-热-固耦合场进行了研究分析。在外流场的数值模拟中采用Transitionk-kl-ω湍流模型准确计算出了转捩位置和热流数值,在温度场和应力场的数值模拟中计算了气动加热1s时温度场和应力场的分布,温度最高点和变形最大处均出现在头锥顶端,温度在轴线方向上呈现环状的分布,沿轴线逐渐降低,整体结构的弹性变形和温度正相关,且主要变形区域集中在前端高温区。

关键词：高超声速流-热-固耦合 HiFire-1锥体湍流模型数值模拟

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我国溴系阻燃剂的现状及发展方向

盐业与化工 2007年第4期36卷 46-48页

作者：田凤麟杨金水天津长芦海晶集团有限公司天津300450

介绍了溴系阻燃剂的优点和缺点,以及我国溴系阻燃剂的现状和发展方向。

关键词：溴阻燃剂溴系阻燃剂

基于拉格朗日拟序结构的黑潮区域海流运输结构提取和分析

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海洋学报 2020年第5期42卷 12-21页

作者：田丰林任一丹何遒陈戈中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

海流的拉格朗日运动对于研究物质输送有着重要意义,拉格朗日拟序结构(LCSs)作为研究海流结构的新型方法,相比于传统欧拉方法更为客观。本文提出了一种新的计算LCSs束的方法,基于25年的平均速度场,利用变分方法计算得到黑潮区域的气候态L... 详细信息

海流的拉格朗日运动对于研究物质输送有着重要意义,拉格朗日拟序结构(LCSs)作为研究海流结构的新型方法,相比于传统欧拉方法更为客观。本文提出了一种新的计算LCSs束的方法,基于25年的平均速度场,利用变分方法计算得到黑潮区域的气候态LCSs,并通过简化合并的方法得到了气候态LCSs束,该LCSs束能够突出地显示出海流特性和运输模式,其代表的平均拉格朗日环流有很强的约束作用,且具有鲁棒性。最终我们获得了气候态下12个月份的流场结构图,揭示了月周期性拉格朗日环流规律。本文还利用虚拟粒子输运、多年浮标轨迹以及气候态温盐异常3种方法进行了验证,与拉格朗日运输模式相吻合,证明了海流拉格朗日拟序结构的准确性和可靠性。

关键词：黑潮拉格朗日拟序结构物质输运气候态

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西太平洋黑洞涡旋物质输运能力分析

海洋学报 2021年第12期43卷 1-14页

作者：田丰林杨笑坤刘潇何遒陈戈中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

基于椭圆型拉格朗日拟序结构(elliptic Lagrangian Coherent Structures,eLCSs)可以提取出黑洞涡旋,它具有较强的输运能力并且随流场长时间运动后仍保持连贯,类似于海洋中的"黑洞",故被称为黑洞涡旋。本文基于地转流速度场数据,针对西... 详细信息

基于椭圆型拉格朗日拟序结构(elliptic Lagrangian Coherent Structures,eLCSs)可以提取出黑洞涡旋,它具有较强的输运能力并且随流场长时间运动后仍保持连贯,类似于海洋中的"黑洞",故被称为黑洞涡旋。本文基于地转流速度场数据,针对西太平洋中一个典型的黑洞涡旋(Eddy A)使用eLCSs的方法提取涡旋边界,并进行分析研究。利用海表温度、海表盐度和叶绿素浓度数据分析验证Eddy A水平方向上物质输运的连贯性;使用Argo浮标得到的不同深度的温度、盐度和溶解氧数据对Eddy A垂直方向的物质相干性进行分析验证。通过分析证明,在较长的时间尺度上,黑洞涡旋边界较欧拉涡旋边界的连贯性更强,能更加客观地描述物质输运。

关键词：黑洞涡旋连贯性物质输运三维结构

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基于传输函数的中尺度涡旋时空连续可视化

海洋学报 2020年第9期42卷 119-133页

作者：田丰林朱新升刘巍韩妍娇陈戈中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 青岛市计量技术研究院山东青岛266100 哈尔滨市勘察测绘研究院黑龙江哈尔滨150010

本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous... 详细信息

本文结合二维流线可视化技术和中尺度涡旋识别技术,提出了3种中尺度涡旋时空连续可视化的方法:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法,这3种方法分别基于Okubo-Weiss算法、Faghmous的算法和Liu的算法来进行涡旋识别,同时将流场可视化的结果填充到涡旋内部,以获得更好的可视化效果。在可视化过程中本文引入了传输函数来对涡旋中的流线颜色和透明度进行实时交互,能够在控制界面上通过设置Key值点的颜色和位置来控制速度、涡度和OW参数等信息的显示效果。本文在性能和显示效果方面比较了3种方法的优劣。从性能上来讲,性能由高到低依次为:基于OW参数的涡旋可视化方法、基于栅格模板的涡旋可视化方法和基于矢量模板的涡旋可视化方法。从显示效果上来讲,基于OW参数的涡旋可视化方法在三者中最差,效果中有较多的杂乱的短线,同时涡旋边界较小,局限于涡旋核心区;基于栅格模板的涡旋可视化方法较第一种方法的显示效果有所提升,杂乱的短线较少,涡旋相对完整,但由于数据分辨率不够高的原因,在放大多倍后涡旋边界呈现锯齿状;基于矢量模板的涡旋可视化方法显示效果最好,涡旋完整、饱满。同时,因为首先进行了涡旋边界的重构,将涡旋边界矢量化,涡旋边界更加平滑。相对于传统长时间序列的涡旋可视化的方法而言,这3种方法提供了一个美观、动态和更富信息性的可视化方法,同时由于传输函数的加入,其可以成为科研人员研究涡旋的一个实用的工具。

关键词：涡旋可视化中尺度涡传输函数

基于客观λ_(2)方法的海洋三维涡旋核心线提取

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海洋通报 2024年第2期43卷 151-161页

作者：田丰林李博涵田万林唐蓦然马颖自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室广东深圳518034 中国海洋大学信息科学与工程学部山东青岛266100 崂山实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266000 深圳市海洋发展研究促进中心广东深圳518000

涡旋核心线是海洋中尺度涡旋结构的重要组成要素,涡旋核心线提取和可视化对于切入中尺度涡三维结构研究、开展海洋垂直物质能量运输分析具有重要意义。本文基于客观参考框架和λ_(2)准则,提出了使用客观化的流场参数得到λ_(2)区域,并... 详细信息

涡旋核心线是海洋中尺度涡旋结构的重要组成要素,涡旋核心线提取和可视化对于切入中尺度涡三维结构研究、开展海洋垂直物质能量运输分析具有重要意义。本文基于客观参考框架和λ_(2)准则,提出了使用客观化的流场参数得到λ_(2)区域,并提取其山谷线作为涡旋核心线的方法,实现了对海洋三维结构中尺度涡旋核心线的提取和可视化。首先,引入了最优局部参考系,使得速度、速度梯度等测度成为在变化的参考系下保持不变的客观量,提升了在海洋科学实践中的可靠性和实用性;其次,针对含有垂向速度的海洋三维流场数据,计算其空间雅可比矩阵,展示了涡旋核心区域的三维结构,实现了海洋涡旋研究从二维到三维的提升;最后,分别在多个半径大小播撒流线种子点,分析不同旋转方向的涡旋,对已提取的涡旋核心线实验结果进行验证,证明了客观λ_(2)海洋三维涡旋核心线提取方法的有效性及可行性。

关键词：海洋流场涡旋核心线客观性三维结构

基于传输函数标准形态模式的海洋涡旋温盐和压力异常三维结构交互可视化

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海洋通报 2023年第6期42卷 617-630页

作者：田丰林程亚强刘巍马颖陈戈中国海洋大学海洋技术学院深海圈层与地球系统前沿中心山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237 青岛市计量技术研究院山东青岛266000

随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对... 详细信息

随着海洋观测技术和海洋数值模拟技术的发展,海洋学家已经能够获取海量的时空连续的海洋数据。但目前人们对于三维海洋大数据缺乏高效的交互可视探索手段,因此,利用科学可视化技术展现海洋数据,以及更深一步地挖掘时空数据规律是建立对海洋大数据从感知到认知的关键技术桥梁。本文利用体绘制技术从传输函数特征点数量、特征颜色映射以及表现特征的线型三个方面,设计针对海洋温盐异常数据以及压力异常数据的传输函数标准形态模式,能够直观有效地表现海洋涡旋温盐和压力异常三维结构。本文优化了球面光线投射算法,在保证绘制质量的情况下,实现了大规模海洋三维涡旋实时交互展示;同时实现了三维数据的内部漫游功能,能够更加清晰且完整地表现局部海洋涡旋的三维结构。通过可视分析发现,处于黑潮延伸体附近的气旋涡(CE,Cy⁃clone Eddy)温度异常呈“上正下负”的三维结构;由于涡旋引起的海水升降运动,部分反气旋涡(AE,Anticyclone Eddy)盐度异常呈现出“上正下负”的三维结构;相较于温盐异常结构,海洋涡旋压力异常结构轮廓更为清晰且不会出现上下不一致的情况。

关键词：温盐异常压力异常传输函数涡旋可视化三维结构

基于追踪数据的全球中尺度涡旋偶极子自动识别方法

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海洋学报 2021年第1期43卷 122-136页

作者：田丰林苑忠浩刘巍程领骑陈戈中国海洋大学信息科学与工程学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室山东青岛266237 自然资源部城市国土资源监测与仿真重点实验室广东深圳518034 青岛市计量技术研究院山东青岛266100

海洋中的涡旋在传播过程中相互吸引并以偶极子的形式进行传播是一种常见的海洋现象,这些偶极子在输送海水、养分和其他物质方面发挥着重要作用。本文提出了一种基于海表面高度异常数据得到的涡旋轨迹数据的全球偶极子自动识别方法。通... 详细信息

海洋中的涡旋在传播过程中相互吸引并以偶极子的形式进行传播是一种常见的海洋现象,这些偶极子在输送海水、养分和其他物质方面发挥着重要作用。本文提出了一种基于海表面高度异常数据得到的涡旋轨迹数据的全球偶极子自动识别方法。通过使用K–D树切割空间的方法,对1993年1月至2016年9月间的涡旋轨迹数据进行计算,共发现了生命周期超过了60 d的86662对向西运动的偶极子和30590对向东运动的偶极子。结合提取结果,本文对偶极子在全球范围内的特性进行了统计分析,并结合海表面温度异常、盐度异常数据验证了自动识别算法的可靠性。最后,本文分析了具有伴随时间长、传播速度快、纠缠传播特点的偶极子传输模式和传播特性。

关键词：偶极子 K–D树涡旋追踪涡旋识别

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全球中尺度涡旋分裂合并现象的特征统计研究

中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第7期54卷 99-110页

作者：田丰林相红竹龙霜陈戈中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心山东青岛266100 中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院山东青岛266100 青岛海洋科技中心区域海洋动力学与数值模拟功能实验室山东青岛266237

中尺度涡旋分裂与合并过程等涡旋之间相互作用的研究是海洋学研究的热点。本文以Eddy Graph方法为基础,基于海表面高度异常数据,利用高效率并行计算方法,构建全球中尺度涡旋分裂与合并追踪数据集(Global Eddy Graphs, DOI:10.12237/case... 详细信息

中尺度涡旋分裂与合并过程等涡旋之间相互作用的研究是海洋学研究的热点。本文以Eddy Graph方法为基础,基于海表面高度异常数据,利用高效率并行计算方法,构建全球中尺度涡旋分裂与合并追踪数据集(Global Eddy Graphs, DOI:10.12237/casearth.63369940819aec34df2674d8)。基于此数据集,本文开展了对全球涡旋分裂合并统计特征的研究。研究表明,在涡旋的生命周期中,分裂与合并现象普遍存在。将分裂与合并纳入涡旋追踪过程,能够将几条简单线性的涡旋轨迹连接在一起,找出涡旋真正的起止点与生命周期,具体表现为起点聚集在大洋海盆东岸,终点聚集在大洋海盆西岸;长寿命涡旋占比与平均寿命均有提高。此外,本文还对涡旋分裂合并典型事件进行筛选与统计,对分裂合并过程中涡旋内部的海表面温度和海表面盐度进行归一化与复合平均,探究了涡旋分裂与合并现象对海表面温度与海表面盐度的影响。

关键词：中尺度涡旋分裂合并并行计算统计特征海表温度海表盐度