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SPS在SPH模拟黏性流动问题中的应用

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第1期52卷 59-65页

作者：杨彩虹管延敏康庄周利江苏科技大学船舶与海洋工程学院江苏镇江212000 哈尔滨工程大学船舶与海洋工程学院黑龙江哈尔滨150001

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同... 详细信息

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题,引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理,开发了SPS-δ-SPH算法.分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟,分析不同黏性处理方法下的水动力系数的变化并与相关文献结果进行比较.结果表明:SPS湍流模型在较低雷诺数下的升阻力计算结果与实验值较为接近,且在较高雷诺数下有效可靠,SPS-δ-SPH算法适用于黏性绕流问题.在此基础上,将SPS-δ-SPH算法进一步应用于穿透自由液面的三维圆柱绕流问题并得到了较高精度的计算结果.研究结果对解决海洋工程领域的相关问题具有参考价值.

关键词：光滑粒子流体动力学黏性流动 SPS湍流模型水动力系数三维圆柱绕流

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黑磷半导体光物理及应用研究进展

深圳大学学报（理工版） 2024年第3期41卷 323-347页

作者：黄卫春訾由王梦可胡兰萍王云征谢中建仇萌张晗南通大学化学化工学院江苏南通226019 山东大学光学高等研究中心激光与红外系统教育部重点实验室山东青岛266237 深圳市黑磷工程实验室与二维材料光电国际合作联合实验室深圳大学物理与光电工程学院广东深圳518060 中国海洋大学海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室山东青岛266100

与其他二维材料相比,二维黑磷具有较高的载流子迁移率、宽可调带隙和面内各向异性等特点,在晶体管、光子学、光电子学、传感器、电池和催化等领域引起科学家的广泛关注.然而,黑磷在自然环境条件下的不稳定性以及大面积、高质量半导体黑... 详细信息

与其他二维材料相比,二维黑磷具有较高的载流子迁移率、宽可调带隙和面内各向异性等特点,在晶体管、光子学、光电子学、传感器、电池和催化等领域引起科学家的广泛关注.然而,黑磷在自然环境条件下的不稳定性以及大面积、高质量半导体黑磷纳米材料制备的局限性严重滞缓了其在纳米器件、催化以及生物光子学领域的快速发展.本工作总结了近年来高稳定性黑磷纳米材料的可控制备和光学性质,重点突出其在光电探测器、非线性和线性光学、光催化和生物光子学等光学应用方面的研究进展,并对黑磷在未来光电子器件、光催化以及生物光子的挑战及机遇做出相应展望.

关键词：生物光子学二维材料磷烯半导体光学性质光电探测非线性光学医学应用

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风电运维母船舱室噪声预报与吸声控制

动力学与控制学报 2024年第5期22卷 88-97页

作者：黄晴李盈利张汉青中南大学交通运输工程学院轨道交通安全教育部重点实验室长沙410075 轨道交通安全关键技术国际合作联合实验室长沙410075 轨道交通列车安全保障技术国家地方联合工程研究中心长沙410075

本文以某风电运维母船为研究对象,通过统计能量分析法,对某风电运维母船舱室噪声进行预报并提出噪声与振动控制措施.首先,根据船舶结构特征,将船舶模型划分为若干个子系统,依次构建子系统并创建子系统之间连接,设置材料参数和吸声系数,... 详细信息

本文以某风电运维母船为研究对象,通过统计能量分析法,对某风电运维母船舱室噪声进行预报并提出噪声与振动控制措施.首先,根据船舶结构特征,将船舶模型划分为若干个子系统,依次构建子系统并创建子系统之间连接,设置材料参数和吸声系数,构建了全船声学分析模型;其次,依据相关文献的经验公式估算各类噪声源,对航行工况和风场工况的重要舱室(轮机舱、推进舱、会议室、休息区、A甲板舱室、B甲板舱室、C甲板舱室和船长室)进行噪声预报,并根据MSC.337(91)号决议判断目标舱室噪声超标情况,其中,风场工况中主甲板的会议室噪声略有超标,噪声值为62.3dB(A),其余目标舱室的噪声均在限值范围内;同时,从目标舱室频谱图可以看出,噪声声压级随频率的升高先增大后减小,声压级峰值主要集中在1000Hz的中频范围;最后,通过噪声传递路径分析可知,船舶声源经过同层传播进而向上传播对会议室产生影响,噪声主要从底部和右侧传播至会议室,造成会议室噪声超标.对目标舱室会议室敷设吸声材料进一步实现降噪处理,在敷设玻璃棉和橡胶组成的吸声材料后,噪声值从原先的62.3dB(A)降至53dB(A),噪声值降至限值以下.

关键词：船舶舱室噪声统计能量法预报控制技术

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台风“山竹”外围强龙卷的结构和机理分析

大气科学 2024年第3期48卷 843-858页

作者：徐敬涵冉令坤炎利军智海沈新勇李小凡南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大气物理研究所北京100029 上海市气象灾害防御技术中心上海200030 佛山市气象局龙卷风研究中心广东佛山528000 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 浙江大学地球科学学院杭州310027

本文利用再分析资料和中尺度数值模式WRFV3.6.1,对2018年9月17日上午发生在佛山市三水区的“增强藤田等级”2级(EF2)强龙卷过程开展49 m分辨率数值模拟,利用模式数据,分析龙卷超级单体和低层类龙卷涡旋(Tornado-Like Vortex,简称TLV)的... 详细信息

本文利用再分析资料和中尺度数值模式WRFV3.6.1,对2018年9月17日上午发生在佛山市三水区的“增强藤田等级”2级(EF2)强龙卷过程开展49 m分辨率数值模拟,利用模式数据,分析龙卷超级单体和低层类龙卷涡旋(Tornado-Like Vortex,简称TLV)的结构特征,并通过涡度方程诊断TLV的动力成因,结果表明:龙卷由台风“山竹”外围螺旋雨带内的超级单体产生,该单体具有钩状回波、入流缺口、有界弱回波、悬垂回波等典型特征,水成物图上可见上冲云顶、云砧和后部云墙;单体内垂直环流由中部上升气流(UD)、前部下沉气流(FFD)和后部下沉气流(RFD)构成;TLV发生在低层UD和RFD之间,其生命史可分为初始期、发展期、成熟期和减弱期,成熟期TLV具有内部下沉、外部上升的结构;涡度方程的诊断分析表明,发展期扭转项对TLV的加强上传更为关键,成熟期拉伸项主导了TLV强度和形态的变化。

关键词：龙卷超级单体类龙卷涡旋扭转项拉伸项

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基于机器学习的翼型水动力性能优化设计

中国造船 2024年第1期65卷 176-189页

作者：李仰建李子如刘谦贺伟高性能船舶技术教育部重点实验室(武汉理工大学) 武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型... 详细信息

基于机器学习的翼型几何优化设计方法可有效避免复杂的计算流体力学数值求解过程,具有更高的计算效率。对翼型进行参数化表示,构建机器学习模型与优化算法进行学习和预测,能极大地减少翼型优化设计时间。论文开展了基于机器学习的翼型水动力性能预测和优化设计研究。运用CST方法对翼型进行参数化表示;采用XGBoost建立翼型水动力特性快速预报模型;结合机器学习方法和遗传算法,综合考虑升力系数、阻力系数和翼型表面压力系数建立优化模型,完成了某翼型的优化设计与水动力性能分析。结果表明:提出的翼型优化设计方法可获取优良翼型,对船用螺旋桨叶剖面设计优化具有重要意义。

关键词：遗传算法NSGA-Ⅲ 翼型设计 CST参数化应用软件Open FOAM

基于ArcGIS Engine的风暴潮淹没适应气候变化策略辅助决策系统开发

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 142-153页

作者：廖琪江文胜中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100

本研究构建了基于ArcGIS Engine的风暴潮淹没适应气候变化策略辅助决策系统,将风暴潮淹没适应气候变化策略研究过程流程化和简单化,并提供7个面向用户开放的决策端口,辅助决策者做出科学的风暴潮淹没适应气候变化策略选择。以青岛市风... 详细信息

本研究构建了基于ArcGIS Engine的风暴潮淹没适应气候变化策略辅助决策系统,将风暴潮淹没适应气候变化策略研究过程流程化和简单化,并提供7个面向用户开放的决策端口,辅助决策者做出科学的风暴潮淹没适应气候变化策略选择。以青岛市风暴潮淹没为例的系统应用,进一步验证了该系统能够切实提高研究过程的分析效率,为中国沿海地区的适应风暴潮灾害提供技术支持。

关键词：适应气候变化辅助决策系统 ArcGIS Engine 风暴潮淹没

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海上可移动式风机装备研制过程中的关键技术问题

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船舶力学 2024年第3期28卷 465-477页

作者：刘晓雷徐胜文汪学锋孙红军上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 中海油融风能源有限公司上海200335

可移动式风机是一种既能利用海上风资源进行发电储能,又具备一定自航能力的海上能源装备。与固定式海上风机以及系泊式漂浮风机相比,可移动式风机的有效作业水深更大,可以开发深远海蕴含的大部分风能,同时还可以为远海生产生活设施进行... 详细信息

可移动式风机是一种既能利用海上风资源进行发电储能,又具备一定自航能力的海上能源装备。与固定式海上风机以及系泊式漂浮风机相比,可移动式风机的有效作业水深更大,可以开发深远海蕴含的大部分风能,同时还可以为远海生产生活设施进行供电。本文基于国内外相关最新研究资料,结合作者自身的理解和探索,从基础选型、概念可行性论证、一体化动力分析技术、作业决策技术、安全性评估、水池模型试验技术、建造及安装技术等多个方面,对研制可移动式风机过程中需要解决的关键技术问题进行探讨。

关键词：可移动式风机装备关键技术问题推进系统远海用电灵活智能

平流层NAM事件中阻塞高压发生及其调制地面温度异常型的统计特征

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大气科学 2024年第3期48卷 875-892页

作者：李亚飞任荣彩虞越越 CAI Ming 天津市气象灾害防御技术中心天津300074 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/大气科学学院南京210044 美国佛罗里达州立大学地球、海洋和大气科学学院美国塔拉哈西32304

本文利用1979~2020年ERA5逐日再分析数据,分析了在平流层北半球环状模(NAM)正负事件中,阻塞高压(简称阻高)发生及其调制地面温度异常型的统计特征。结果表明,北半球的四个阻高系统分别趋于在NAM事件的不同阶段发生,其中格陵兰阻高(GB)... 详细信息

本文利用1979~2020年ERA5逐日再分析数据,分析了在平流层北半球环状模(NAM)正负事件中,阻塞高压(简称阻高)发生及其调制地面温度异常型的统计特征。结果表明,北半球的四个阻高系统分别趋于在NAM事件的不同阶段发生,其中格陵兰阻高(GB)和北太平洋阻高(NPB)更趋于出现在正NAM事件的发展阶段和负NAM事件的衰减阶段,乌拉尔山阻高(UB)多出现在正NAM事件的衰减阶段和负NAM事件的发展阶段,而大西洋–欧洲阻高(AEB)则多发生在正、负NAM事件的衰减阶段。尽管NAM事件过程中有阻高发生的天数远少于无阻高发生的天数,但阻高的存在对平流层NAM影响下的地面温度异常空间型有显著的调制作用,特别是在正NAM事件中,GB的出现可导致欧亚大陆从整体偏暖或北暖—南冷型变为北冷—南暖型,同时导致北美大陆从整体偏冷或北冷—南暖型变为北暖—南冷型;此外在负NAM事件衰减阶段出现的UB,不仅可导致欧亚大陆的北冷—南暖型反转为北暖—南冷型,亦可使北美大陆由北暖—南冷型转为南暖—北冷型。相比之下,AEB和NPB两阻高发生时地面温度异常型多由平流层NAM的影响所主导,即阻高的调制作用并不显著。在NAM影响以及各阻高的协同作用下,从正NAM事件峰值至负NAM事件发展阶段,整个中纬度地区欧亚大陆偏冷、北美偏暖;从负NAM事件衰减阶段至正NAM事件的初始阶段则相反;两大陆地区的温度异常多呈中—高纬南北反位相变化特征。本文进一步通过蒙特卡洛随机取样检验,证实了上述关于阻高调制地面温度异常型的结论。

关键词：平流层北半球环状模阻塞高压地面温度异常调制

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海洋硬骨鱼类对海洋碳循环影响研究现状

生态学报 2024年

作者：赵振方陈新军刘必林郭方胡贯宇上海海洋大学海洋生物资源与管理学院上海海洋大学大洋渔业资源可持续开发教育部重点实验室上海海洋大学国家远洋渔业工程技术研究中心上海海洋大学农业农村部大洋渔业开发重点实验室

海洋硬骨鱼类在全球碳循环中扮演着重要角色，其生理活动对海洋碳汇具有显著影响。本文回顾并总结了海洋硬骨鱼类对海洋碳汇影响的研究进展，分析了鱼类通过主动和被动运输机制对海洋碳循环的贡献，并整理了关于碳酸盐排泄的现有模型。... 详细信息

海洋硬骨鱼类在全球碳循环中扮演着重要角色，其生理活动对海洋碳汇具有显著影响。本文回顾并总结了海洋硬骨鱼类对海洋碳汇影响的研究进展，分析了鱼类通过主动和被动运输机制对海洋碳循环的贡献，并整理了关于碳酸盐排泄的现有模型。研究认为，海洋硬骨鱼类通过呼吸作用、垂直洄游和死亡沉降等过程，对海洋深层的碳储存具有重要作用。这些过程不仅与鱼类的代谢活动紧密相关，而且还受到水温、盐度、pH值等环境因素的影响。然而，当前对海洋硬骨鱼碳汇的定量估算有限，且缺乏系统性研究。本文强调了未来深入研究的必要性，包括全球范围内的鱼类固碳潜力评估、环境因素对鱼类固碳效率的影响、以及鱼类死亡沉降作为碳汇过程的评估。此外，本文建议建立全球鱼类固碳数据库等基础平台，以促进国际合作并提高对鱼类在海洋碳循环中作用的科学认识。

关键词：海洋硬骨鱼类海洋碳汇生理活动环境因素全球数据库