北京大学物理学院大气与海洋科学系利用拉格朗日粒子扩散模
大气与海洋科学导论-北京大学物理学院
Case 1: 平直气流 （西风带）
梯度风
H/L周围的“地转平衡”
NH：L逆时针 SH：L顺时针
Case 2: 低压中心 （锋面气旋、台风）
Case 3: 高压中心 （阻高反气旋、副热带高压）
PBL内部次地转
Case 1: 地面物理摩擦或湍流摩擦导致次地转 地转风Vg与实际风V通常夹角 0-30度 V = Vg Cos(30deg) 在近地面的高度（PBL），摩擦导致实际风减弱并向L偏斜 这样的结果是：L幅合；H幅散
大项
地表温度诊断
理解地表能量平衡
地表通量日循环
数据取自位于美国 Oklahoma州1997年 7月的观测，做月平 均后的结果 RNET QH QE QG 净辐射通量 感热通量 潜热通量 地表热通量
早晨7点
白天
晚20点
黑夜
RNET等于三个Q之和理解感热通量、潜热通与植被的关系沙漠 农田
感热和潜热之比称为“波文比” (Bowen Ratio)
中 Alto-
层 Strato-
雨 Nimbus-
积 Cumu-
云的识别
云的微物理过程
冷云中的贝吉龙过程 由于冰晶比云滴的饱和水汽压低，使得水汽优先向冰晶凝华，甚至云滴的水分子也脱离云滴直接向冰晶凝结 最终冰晶获得优势快速生长，而云滴减少、变小
5 大气化学
南极臭氧洞问题
南极臭氧洞问题
Chapman循环机制： 1. 短波光解O2，生成O 2. O与O2结合，生成O3 3. O3也会光解 CFCs对臭氧层的破坏： 1. CFCs光解产生Cl和-ClO自由基 2. 它们可周而复始地消耗O3
• 方向： 北半球向右偏 南半球向左偏 • 大小： 越靠近高纬越大 越靠近地位越小 赤道处无科氏力 • 地转动力学不适用于热带
完全拉格朗日SPH在冲击问题中的改进和应用
完全拉格朗日SPH在冲击问题中的改进和应用王璐;徐绯;杨扬【期刊名称】《力学学报》【年(卷),期】2022(54)12【摘要】光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,SPH)在模拟固体大变形、破碎和裂纹扩展等问题中有天然的优势,但SPH固有的拉伸不稳定缺陷是SPH在计算固体力学领域进一步应用的一大障碍.完全拉格朗日SPH(total Lagrangian-SPH,TL-SPH)方法是一种有效的改善拉伸不稳定的措施,但其仍面临边界区域精度低、界面条件难以施加、损伤裂纹难以模拟等缺陷.因此,首先将可达到二阶精度的高阶SPH方法与TLSPH耦合,为了节省高阶方法的计算量,进一步简化粒子选取模式,提出TL-SFPM(TL-simplified finite particle method)方法;其次,将可提高界面精度的DFPM(discontinuous finite particle method)方法与TL-SPH结合,并提出一种基于黎曼解的界面接触算法,通过在不同材料粒子间建立黎曼模型求解不同材料间的相互作用,分别应用于流体-固体接触和固体-固体接触中;再者,为了捕捉固体受外载荷后的损伤程度及破坏模式,提出一种完全拉格朗日框架下的粒子损伤破坏模型;最后,通过流-固冲击的带弹性挡板溃坝算例和固-固冲击的子弹撞击靶板算例验证提出的TL-SFPM方法、界面接触算法和损伤破坏模型的合理性和精确性,进一步扩展TLSPH方法在计算固体冲击问题中的应用.【总页数】13页(P3297-3309)【作者】王璐;徐绯;杨扬【作者单位】长安大学建筑工程学院;西北工业大学航空学院【正文语种】中文【中图分类】O34【相关文献】1.拉格朗日乘数法在两个经济优化问题中的应用2.《拉格朗日乘数法及其在实际问题中的应用举例》微课教学设计3.拉格朗日乘数法在高中数学中的改进和应用4.位温方程拉格朗日平流计算方案的改进及其在GRAPES_GFS全球模式的应用5.基于耦合欧拉- 拉格朗日算法的航行体缓冲头帽冲击性能因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
flexpart拉格朗日粒子扩散模式
flexpart拉格朗日粒子扩散模式拉格朗日粒子扩散模式(FLEXPART)是一种模拟大气中示踪物传输、扩散、干湿沉降和辐射衰减等过程的模型。
它通过计算点、线、面或体积源释放的大量粒子的轨迹，来描述示踪物在大气中的长距离和中尺度传输过程。
FLEXPART既可以通过时间的前向运算来模拟示踪物由源区向周围的扩散，也可以通过后向运算来确定对于固定站点有影响的潜在源区分布。
这种模式在研究大气污染物源-汇关系中具有重要的应用价值，因为它可以帮助科学家更好地理解污染物的传输和扩散机制，进而为污染控制和环境治理提供科学依据。
在研究大气污染物源-汇关系时，需要掌握FLEXPART扩散模式的一些经验和技巧。
首先，要深入理解FLEXPART的原理和数学基础，以便正确地应用该模式进行模拟和分析。
其次，需要结合实际案例进行实战操作，通过动手实操来掌握FLEXPART的使用方法和技巧。
此外，与其他研究者或领域专家进行讨论和互动，可以帮助巩固学习成果并解决实际应用中的问题。
为了更好地学习FLEXPART扩散模式，可以采用多种方式进行学习。
首先，可以通过观看全套视频教程来系统地学习FLEXPART的基本概念、原理和应用方法。
其次，可以参考提供的学习资料和课件，深入了解FLEXPART的各个方面的细节和技巧。
此外，可以参加线上或线下的学习小组或社区，与其他学习者或专家进行交流和学习经验的分享。
总的来说，FLEXPART拉格朗日粒子扩散模式是一种广泛应用于大气科学和环境科学领域的模型工具，它可以帮助我们更好地理解和预测大气中示踪物的传输和扩散过程。
通过学习和掌握FLEXPART扩散模式，我们可以为环境保护和治理提供科学依据和决策支持。
基于SPH方法和半拉格朗日方法的沸腾现象模拟
基于SPH方法和半拉格朗日方法的沸腾现象模拟龚旭;朱晓临;范承凯【摘要】水沸腾现象存在以下问题:只关注气泡和水的相互作用,忽略蒸汽的模拟;仅考虑气泡的运动和水之间的互动,忽略水温变化产生的水体本身的循环运动.针对上述2个问题,文章给出了一种网格法和粒子法相结合的模型,用多相流的SPH方法模拟水和气泡,用半拉格朗日方法模拟蒸汽,同时使用实时数据传输的方式实现了气泡、水和蒸汽的同步模拟.相比目前方法仅考虑水和气泡的相互作用,该文模型加入了水由于热传导产生的作用力,展示了由于水温变化造成的水自身的运动,使模拟结果更加贴近实际.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(041)010【总页数】6页(P1435-1440)【关键词】多相流SPH方法;半拉格朗日方法;气泡;水蒸气;水温【作者】龚旭;朱晓临;范承凯【作者单位】合肥工业大学数学学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学数学学院,安徽合肥 230009;合肥工业大学数学学院,安徽合肥 230009【正文语种】中文【中图分类】TP391.41近年来，计算机图形学和虚拟现实技术飞速发展，在电影特效、军事训练、电子游戏、灾害预测等领域发挥着越来越重要的作用。
对于自然现象和日常生活现象的模拟成为了一个热门话题。
沸腾是一类生活中常见的物理现象。
在计算机图形学模拟中，沸腾的主要表现有液面的剧烈变化、气泡的产生变形及消亡、蒸汽的产生和消散等等。
和单独的模拟两相流不同，沸腾作为一种热现象，需要考虑温度在整个模拟中起到的作用。
一般来说，温度是气泡产生和运动的根本原因，也是液体由于热传导产生运动的原因。
为了减少计算量，当前大多数基于物理的模拟均简化了温度的模拟，或者忽略其对液体运动的作用。
当前主流的流体模拟方法是通过Navier－Stokes方程（简称N－S方程）的求解来描述液体和气体的运动。
求解的方法主要分为网格法和粒子法两类。
文献［1］提出半拉格朗日方法求解N－S方程，其求解过程可以使用较大的步长并保证收敛性，在烟雾的模拟方面取得了相当好的效果，得到了广泛运用；文献［2］采用 Volume of Fluid（VOF）方法和Front tracking来捕获气泡的表面，通过物质场采用最小应力表面张力的方法计算表面张力，然后通过Marching Cubes算法构造界面多边形，并通过修正因子来保证质量守恒。
基于欧拉-拉格朗日方法的携病毒飞沫扩散过程的数值模拟
1.1 模型简化
为了实现模拟过程，主要做了如下简化： ①忽略传染源的吸入过程，主要考察其呼出的飞 沫在周围环境中的扩散；②以人嘴为飞沫液滴 喷射出口，由于相对模拟环境来说人嘴的面积
†通信作者，长江学者，研究方向：多相流传热传质、稠密气固两相流体动力学和先进功能热流体能量转换与 输运等。E-mail: rong@_
我国《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第 七版)》指出，呼吸道飞沫传播和密切接触传播 是COVID-19病毒传播的主要途径，此外，在相 对封闭环境中长时间暴露于高浓度气溶胶情况下 也存在气溶胶传播的可能[7]。不论是飞沫传播、
接触传播还是气溶胶传播，COVID-19病毒传播 的一个重要载体为人体呼出的飞沫。传染源通
1.2 基本模型
模拟过程采用ANSYS@Fluent商业软件，气 相流动采用连续性模型，湍流模型选择RNG κ-ε 湍流模型，飞沫扩散采用离散颗粒模型(discrete phase model)，同时考虑组分间的输运模型，进 行离散的颗粒相在连续的气相中的扩散和流动计 算，曳力模型选择球形曳力模型。基于欧拉方法 进行连续相的计算，基于拉格朗日方法进行离 散相的计算，并充分考虑气体流动对颗粒扩散 的影响。颗粒模型选择多组分颗粒模型，其中蒸 发相为水，质量分数为96.464%。假定剩余可能 包含病毒的非蒸发相为氯化钠盐，质量分数为 3.536%[11]。
1.4 模型验证 飞沫液滴的蒸发过程对粒径的减小、粒径
变化速率和颗粒运动特性等都具有重要影响， 并最终决定携病毒飞沫的传播和扩散。因此， 首先模拟单个飞沫液滴的蒸发过程，并与相关 文献[14-15]进行了对比。模拟中只考虑自由下落 的单个液滴，在一定温度下静止湿空气中的蒸 发扩散机制。单个液滴在长×宽×高=4 m×2 m×3 m的矩形空间中，从左侧2 m高位置处喷 射至计算区域中。图1为液滴颗粒的粒径随时间 的变化曲线，与Wei等人[14]和Redrow等人[15]的计 算结果进行对比分析，结果吻合良好，验证了 本文使用的蒸发模型的准确性。从图1中可以看 出：飞沫粒径越大，携病毒飞沫液滴的蒸发时 间越长；空气相对湿度越大，携病毒飞沫液滴 的蒸发时间也越长。
拉格朗日法模拟华东核电厂^(137)Cs大气扩散特征影响因子
拉格朗日法模拟华东核电厂^(137)Cs大气扩散特征影响因子郭瑞萍;杨春林;王博;张琼;张春明
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2017(37)5
【摘要】用拉格朗日法模拟了不同因子对核电厂^(137)Cs大气扩散特征的影响。
对华东核电厂在建筑物影响、粒子释放率和释放高度不同参数设置情景下
^(137)Cs大气扩散时空分布特征进行模拟。
结果表明:考虑建筑物时核电厂80 km 范围核素浓度是不考虑建筑物情景的1.0倍。
释放高度为65 m时,^(137)Cs浓度是80 m处的1.2倍。
粒子释放率对放射性核素浓度的影响甚微。
在研究区域尺度核素大气扩散特征时,应重点关注建筑物和释放高度的影响。
【总页数】8页(P545-552)
【关键词】LASAT;大气扩散;华东核电厂;放射性核素环境影响;影响因子
【作者】郭瑞萍;杨春林;王博;张琼;张春明
【作者单位】环境保护部核与辐射安全中心;河南科技学院
【正文语种】中文
【中图分类】TL72
【相关文献】
1.基于拉格朗日混合单粒子轨道模型的大气污染物扩散预报系统研究 [J], 沈浩;刘端阳
2.拉格朗日烟团模型的大气扩散系数自适应修正 [J], 谈文姬;王德忠;马元巍;吉志
龙
3.欧拉-拉格朗日法模拟桩靴插拔对邻近桩基承载力的影响 [J], 肖辉;万军;关湃
4.欧拉法融合拉格朗日法高效模拟灌溉二维地表水运动规律 [J], 史源;章少辉;白美健;李益农
5.3种常见拉格朗日大气污染扩散模型的理论与应用研究 [J], 于潇萌;曹乐
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基于Lagrangian-Eulerian耦合的放射性物质大气扩散模型研究
第43卷第1期2021年2月Vol.43No.1Feb.2021武汉理工大学学报(信息与管理工程版)JOURNAL OF WUT(INFORMATION&MANAGEMENT ENGINEERING)文章编号：2095-3852(2021)01-0001-08文献标志码:A基于Lagrangian-Eulerian耦合的放射性物质大气扩散模型研究邰扬，申世飞（清华大学工程物理系，北京100084）摘要:针对中尺度扩散下拉格朗日模型和欧拉模型在计算效率和准确度方面的矛盾，建立了适用于模拟核事故下放射性物质大气扩散的基于拉格朗日模型与欧拉模型耦合的预测模型，以国内某核电站为例进行了放射性物质扩散的虚拟算例模拟，对模型进行验证和分析。
结果表明:拉格朗日-欧拉耦合模型可以较好地模拟放射性物质在大气中的扩散，不仅可以提升中尺度和大尺度下的计算效率，还可以有效减小欧拉模型初始条件所带来的系统误差。
关键词:核事故;大气扩散模型;拉格朗日-欧拉耦合模型;1311;核电站中图分类号：X946DOO：10.3963/j.issn.2095-3852.2021.01.001近年来，我国核电建设持续增长，核电在建规模长期保持全球第一，按目前已形成的核电发展条件预测，2021—2035年每年将核准建设6-8台核电机组,2035年我国核电装机规模将达到1.5-1.8亿kW,核电发电量占比将提升至10%以上,核能在国民经济中将发挥越来越重要的作用⑴。
保证核能的安全使用是开发和利用核能的前提，对核电来说，除了通过合理选址进行前期安全规划和建立并维护行之有效的安全运营体系之外,对核事故发生后放射性物质的扩散过程进行模拟并根据结果制定安全预案,也是保障核电安全性的重要方面。
以2011年福岛核事故为例,大量的放射性物质持续性地排放到大气中，并在事故发生后的一个多月内随大气运动而大面积扩散，将周围大面积区域都拖入放射性污染的威胁中。
种常见拉格朗日大气污染扩散模型的理论与应用研究
数,m,与大气扩散系数为正相关关系。
1. 1 拉格朗日粒子扩散模型基本理论
拉格朗日粒子模型,是基于湍流统计理论所得到
的扩散模型,其通 过 记 录 标 记 粒 子 的 运 动 轨 迹,计 算
由于空间内污 染 源 是 连 续、不 间 断 的,且 空 间 任
1) 拉格朗日粒子模型,该类模型可以细致追踪每 1 个
粒子在大气中的运动状态,计算精确但对数据处理能
力要求较高;2) 拉格朗日烟团模型 [ 20] ,其假设污染物
此第 i 个烟团对空间内任一 点 ( r,z) 的 浓 度 q 的 作 用
满足关系式( 6) :
q i ( r,z) =
Qi
( 2π) 3 / 2 σ r 2 σ z
(
exp -
r2
2σ r 2
) (
exp -
以一系列独立的分离烟团方式在大气中扩散,这种方
法简便实用,但处理的难点在于如何选取合适的烟团
性状特征,以及如何描述不同烟团在整个污染物扩散
过程中的变化情况。
z2
2σ z 2
)
( 6)
式中:r 为该点距离该烟团中心的水平距离,m;z 为该
点距离烟团中心的垂 直 距 离,m; Q i 为 该 烟 团 的 物 质
environmental problems.
Keywords: Lagrangian diffusion model;CALPUFF; HYSPLIT-4; TAPM
0 引 言
大气扩散模型是大气污染治理的重要工具之一,
其目的是研究排放进入大气的空气污染物的扩散、转
Protection Agency,USAEPA) 于 20 世 纪 70 年 代 推 出
欧拉-拉格朗日方法中的离散相模型实例
欧拉-拉格朗日方法，是一种在数学和物理学领域中常用的方法，用于描述连续系统的运动方程。
它通过对系统的能量进行变分，求得系统的运动方程，对于一些复杂的系统，通过欧拉-拉格朗日方法能够简化运动方程的推导过程，提高问题的求解效率。
在离散相模型中，欧拉-拉格朗日方法也得到了广泛的应用。
离散相模型是一种描述多体系统的模型，它不同于连续介质模型，而是将系统中的每个粒子看作一个独立的实体。
在离散相模型中，系统的动力学可以由每个粒子的运动方程来描述，而欧拉-拉格朗日方法可以帮助我们推导出这些运动方程，从而研究系统的性质和行为。
在离散相模型中，欧拉-拉格朗日方法的应用可以分为以下几个步骤：1. 确定系统的动力学描述：我们需要确定系统中每个粒子的动力学方程，即粒子的位置随时间的变化规律。
这通常需要根据系统的特性和相互作用力来确定。
对于一个由弹簧相互连接的多体系统，可以使用胡克定律来描述弹簧的力学性质，从而得到每个粒子的运动方程。
2. 确立拉格朗日量：在确定了系统的动力学描述之后，我们需要引入系统的拉格朗日量。
拉格朗日量是描述系统动力学的一个重要量，它可以由系统的动能和势能函数来确定。
对于离散相模型中的多体系统，拉格朗日量可以根据每个粒子的动能和相互作用势能来确定。
3. 应用欧拉-拉格朗日方程：有了系统的拉格朗日量之后，我们就可以应用欧拉-拉格朗日方程，通过对拉格朗日量进行变分，得到系统的运动方程。
欧拉-拉格朗日方程可以帮助我们将系统的运动方程转化为拉格朗日量的变分问题，从而得到粒子的运动方程。
通过以上步骤，我们就可以利用欧拉-拉格朗日方法来描述离散相模型中多体系统的动力学行为。
这种方法不仅能够简化系统运动方程的推导过程，还可以帮助我们更好地理解系统的性质和行为。
在研究离散相模型中多体系统的动力学问题时，欧拉-拉格朗日方法具有重要的应用价值。
值得注意的是，欧拉-拉格朗日方法在离散相模型中的应用并不局限于刚体系统或者简单的多体系统。
采用无网格移动粒子法数值模拟闪蒸射流
采用无网格移动粒子法数值模拟闪蒸射流
段日强;姜胜耀;张佑杰;贾海军;杨星团
【期刊名称】《原子能科学技术》
【年(卷),期】2006(040)001
【摘要】采用具有良好捕捉流体界面特性的无网格移动粒子法(MPS粒子法)对闪蒸射流过程进行二维直接数值模拟.该数值方法采用完全的拉格朗日描述定义流体运动,流体离散为可移动的粒子,流体控制微分方程转化为粒子间的相互作用.直接数值模拟结果与相关实验结果一致:发生于界面的闪蒸将射流剥落为锥状,射流长度随压力衰减比的增加而变短.
【总页数】6页(P61-66)
【作者】段日强;姜胜耀;张佑杰;贾海军;杨星团
【作者单位】清华大学,核能与新能源技术研究院,北京,102201;清华大学,核能与新能源技术研究院,北京,102201;清华大学,核能与新能源技术研究院,北京,102201;清华大学,核能与新能源技术研究院,北京,102201;清华大学,核能与新能源技术研究院,北京,102201
【正文语种】中文
【中图分类】O358
【相关文献】
1.高压射流中的戊烷闪蒸过程数值模拟 [J], 聂永广;毛羽;王江云;王娟
2.线性装药聚能射流成型过程无网格MPM法数值模拟 [J], 王宇新;李晓杰
3.基于移动粒子法的快堆自由表面流体对容器顶盖冲击现象的数值模拟 [J], 卫媛媛;陆道纲
4.射流阀门开/闭过程无网格法数值模拟 [J], 王园丁;郭曼丽;谭俊杰;任登凤
5.移动粒子半隐式法在流体机械数值模拟中的应用 [J], 孙中国;李帝辰;陈啸;梁杨杨;席光
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北京大学-北京大学物理学院大气与海洋科学系
北京大学
4年制博士研究生培养方案
(报表)
一级学科名称大气科学
专业名称大气物理学与大气环境
专业代码070602
北京大学研究生院制表
填表日期：2005年08月15日
一、学科(专业)主要研究方向
二、培养目标与学制
三、课程设置（包括讨论班等）
Word 资料
Programme of Ph.D Student Courses Discipline(一级学科)：Speciality(二级学科)
Word 资料
课程内容提要
注：每门课程都须填报此表。
本表可复制。
四、前沿讲座课(含讨论班)的基本要求
五、需阅读的主要经典著作和专业学术期刊目录
注：不够可复制加页
六、学习安排和综合考试的基本要求
七、科研能力与水平的基本要求
八、学位论文的基本要求
九、对新生能力、水平的基本要求及入学考试科目设置。
大气污染物的迁移与扩散模拟
大气污染物的迁移与扩散模拟大气污染是当今社会面临的一个严重问题。
它不仅对人类健康和生态环境造成巨大威胁，还导致了许多环境灾难。
为了更好地理解和预测大气污染物在大气中的行为，科学家们开展了大量的研究，并开发了一系列模拟方法。
在大气环境中，污染物的迁移与扩散是一个复杂的过程。
它受到气象条件、大气层结、地形地貌等因素的影响。
科学家们利用数值模型对这一过程进行模拟，从而对大气中的污染物进行预测和评估。
数值模型可以分为欧拉模型和拉格朗日模型两种。
欧拉模型是基于空间网格的，在给定的时间步长内解决污染物输送方程。
它将大气领域分割为许多小网格，每个网格内的物理和化学过程是相互独立的。
这种模型对于大尺度上的扩散模拟非常有效，可以准确预测长距离的污染物传输路径。
然而，由于网格的离散性质，这种模型无法对小尺度上的扩散过程进行准确的模拟。
相比之下，拉格朗日模型是基于颗粒或质点的运动模拟。
它追踪大气中污染物的实际路径，考虑到了它们与气流的相互作用。
这种模型更加适用于小尺度上的扩散模拟，可以考虑到地形地貌对气流的影响。
然而，拉格朗日模型需要更多的计算资源，运算速度较慢，不适用于大规模的扩散模拟。
除了数值模型，科学家们还开发了一些实验室方法和观测技术来研究大气污染物的迁移和扩散。
例如，雾室实验可以模拟大气中颗粒物的形成和扩散过程，从而更好地理解它们的行为。
气象观测站可以提供详细的气象数据，包括温度、湿度、风速等，这对于模拟模型的输入参数非常重要。
然而，大气污染物的迁移与扩散模拟仍然存在许多挑战和争议。
首先，模型的准确性需要进一步提高。
更新的气象数据、更精细的地形地貌模型以及更准确的边界条件是保证模型精度的重要因素。
其次，模型的可靠性需要得到验证。
实验数据的获取和分析以及模型的验证是模拟研究的关键步骤。
最后，模型的应用范围需要扩大。
不同地区的气象条件和地貌特征可能导致模型在不同环境中的适用性差异，因此需要针对不同地区进行针对性的研究。
物理海洋与行星大气-北京大学物理学院
北京大学 物理学院 大气与海洋科学系 杨军
物理海洋学
“物理海洋学”是以物理学的理论、技术和方法， 研究海洋中的物理现象及其变化规律，并研究海洋 水体与大气圈、岩石圈和生物圈的相互作用的科学。
海洋层流
海洋层流 海洋波动
海洋层流 海洋波动
复杂的海洋运动
梵高：星月夜
复杂的海洋运动
永不停息的海洋
海水运动方程组
太阳系八大行星
搜寻太阳系外行星
无数的太阳系外行星
太阳系外行星：热木星
The upper plot below shows this for the hot Jupiter HD 189733b. llar point is at the center of the plot, and it can be seen that the on is indeed shifted to the east.
太阳系外wan, & Abbot
Yang, Cowan, & Abb
同步自转
2
Yang, Cowan, & Abbot
Yang, Cowan, & Abb
非同步自转
Yang et al. 2013
相关指导教师
• 物理海洋： 杨海军、韦骏、刘永岗、刘征宇 • 行星大气和海洋： 胡永云、杨军、Adam Showman • 地球古气候： 胡永云、刘永岗、杨军 教师队伍一栏
Showman & Polvani (2011), ApJ
models of hot ow that the night forcing fast eastward at the quatorial on—which temperature o the east, eastward o↵set ot). This can eastward rved from data.
弱可压缩移动粒子半隐式方法对溃坝溢流问题的数值模拟
弱可压缩移动粒子半隐式方法对溃坝溢流问题的数值模拟王昊;蒋勤;张长宽【摘要】无网格粒子法(拉格朗日法)是计算流体力学领域最新一代的计算方法.由于不需要生成网格,无网格粒子法能够模拟任意形状的界面及其变形和碎裂,尤其适用于计算如溃坝溢流及波浪破碎等具有复杂自由表面运动的流体力学问题.其中,光滑粒子流体动力学方法(SPH)和移动粒子半隐式法(MPS)是无网格计算方法的典型代表.采用基于MPS法的修正弱可压缩移动粒子半隐式法(weakly compressible corrected moving particle semi-implicit method)构建了用于求解自由表面流问题的数值计算模型,并用于模拟干床面与湿床面上的溃坝溢流问题.计算结果与实验结果的对比分析表明,采用基于WC-CMPS无网格法建立的数值计算模型对干、湿床面上溃坝溢流的溢流形态、水柱高度以及波前速度等均给出了良好的计算结果.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)011【总页数】7页(P65-71)【关键词】无网格粒子法;弱可压缩移动粒子半隐式方法(WC-CMPS);溃坝溢流;自由表面流;数值计算模型【作者】王昊;蒋勤;张长宽【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV122.4波浪从深海向近海传播过程中的变形，遇到建筑物后发生的破碎、爬坡和越浪，与海岸的泥沙运动和海床演变，以及海洋建筑物的稳定性和安全性等密切相关。
探索波浪破碎等强非线性大变形自由表面流问题的求解方法是海岸与近海工程的一个重要课题。
溃坝溢流是典型的非线性大变形自由表面流问题，通常发生在河流、海岸等地区并导致严重的损失。
溃坝溢流问题一直是水利工程中备受关注的研究课题，目前已有大量的理论分析，模型试验以及数值模拟方面的研究成果。
污染物扩散模型
污染物扩散模型概述污染物扩散模型是一种用于模拟和预测污染物在大气中的传播和扩散过程的数学模型。
它是环境科学和空气质量管理领域中重要的工具，被广泛用于评估污染物的来源、传输路径、浓度分布和对人类健康和环境的影响。
模型建立污染物扩散模型通常采用数值模拟方法建立，其中最常用的方法包括高斯模型、拉格朗日模型和欧拉模型。
高斯模型高斯模型基于高斯分布理论，通过假设污染物的扩散呈现高斯分布，来预测污染物在空间中的传播和浓度分布。
该模型适用于平坦地表和相对简单的地形条件下的污染物扩散预测。
拉格朗日模型拉格朗日模型基于污染物的运动轨迹来模拟扩散过程。
它采用随机模拟方法，将污染物的源点和初始速度作为输入，通过模拟污染物粒子的运动路径，来预测污染物在空间中的分布。
拉格朗日模型适用于地形复杂、污染源多变或移动的情况。
欧拉模型欧拉模型是一种基于流体动力学原理的模型，它通过对大气流场进行数值模拟，来预测污染物在空间中的传播。
欧拉模型适用于研究大气中较大尺度上的污染物扩散过程，能够考虑地形、气象因素和污染源的作用。
模型输入污染物扩散模型的输入包括以下几个方面：污染源数据污染源数据是指污染物在空间中的来源和排放信息，包括源位点、污染物排放速率、时间和空间分布等。
这些数据通过监测和测量获得，在模型中用于确定污染物的初始条件。
大气条件数据大气条件数据是指影响污染物传播和扩散的气象因素，包括风速、风向、温度、湿度和气压等。
这些数据通常通过气象站观测或数值模拟获得，在模型中用于确定污染物的传播路径。
地形和建筑物数据地形和建筑物数据是指地表和建筑物对污染物传播和扩散的影响。
地形数据包括地表高度、坡度和植被覆盖等，建筑物数据包括建筑物高度、密度和分布等。
这些数据通常通过遥感技术或测量获得，在模型中用于确定污染物的传播路径和浓度分布。
模型输出污染物扩散模型的主要输出包括以下几个方面：污染物浓度分布图污染物浓度分布图是模型预测的污染物浓度在空间上的分布情况。
拉格朗日颗粒物传输模型
拉格朗日颗粒物传输模型拉格朗日颗粒物传输模型是一种用于描述颗粒物在大气中传输和沉降的数学模型。
它基于拉格朗日方法，将颗粒物看作是一组质点，通过计算每个质点的运动轨迹和相互作用，来模拟颗粒物在大气中的传输和沉降过程。
该模型的主要优点是可以考虑颗粒物的复杂运动和相互作用，如湍流扰动、颗粒物之间的碰撞和沉积等。
同时，它也可以考虑大气环境的复杂性，如风场、湍流强度、气溶胶浓度等因素对颗粒物传输的影响。
拉格朗日颗粒物传输模型的基本原理是根据牛顿第二定律，计算每个颗粒物在大气中的运动状态。
具体来说，它将颗粒物的运动分解为水平和垂直两个方向，分别考虑风场和重力的作用。
在水平方向，颗粒物的运动受到风场和湍流扰动的影响，可以通过计算风速场和湍流强度来模拟。
在垂直方向，颗粒物的运动受到重力和空气阻力的影响，可以通过计算颗粒物的密度、大小和形状等参数来模拟。
除了颗粒物的运动状态，拉格朗日颗粒物传输模型还考虑了颗粒物之间的相互作用。
在模型中，颗粒物之间可以发生碰撞、聚集和分散等过程，这些过程对颗粒物的传输和沉降有重要影响。
同时，模型还考虑了颗粒物的沉积过程，即颗粒物在大气中沉降到地面的过程。
这个过程受到颗粒物的大小、密度、形状和地面条件等因素的影响。
总的来说，拉格朗日颗粒物传输模型是一种比较完备的大气颗粒物传输模型，可以用于研究颗粒物在大气中的传输、沉降和污染扩散等问题。
它的应用范围包括环境保护、气象学、空气质量监测等领域。
同时，由于模型的复杂性和计算量较大，需要借助计算机等工具进行模拟和计算。
总之，拉格朗日颗粒物传输模型是一种重要的大气颗粒物传输模型，具有较高的精度和适用性。
它的应用可以帮助我们更好地了解大气颗粒物的传输和污染扩散规律，为环境保护和气象预测等领域提供有力支持。
拉格朗日粒子模型在核事故应急中的开发与应用
拉格朗日粒子模型在核事故应急中的开发与应用最近，随着核电技术的发展，核事故及后果的危险性在不断攀升。
因此，研究开发一种能有效模拟和应对核事故的技术已成为当今研究的重要课题。
拉格朗日粒子模型（LPM）是一种有效的核事故应急技术，它能够模拟和预估核事故的发生，从而让相关决策者能够采取必要的措施以降低核事故的潜在危害。
本文主要介绍拉格朗日粒子模型在核事故应急技术领域的研究开发及应用。
首先，文中介绍了拉格朗日粒子模型的基本原理及其历史发展；其次，文章重点讲解了应用拉格朗日粒子模型进行核事故应急技术研究开发的实际应用；最后，文章进一步探讨了未来趋势及可能出现的挑战。
拉格朗日粒子模型是核事故应急技术的关键技术，它的研究及应用已经发展了几十年。
拉格朗日粒子模型是一种基于统计物理学原理的模拟技术，它能够建立各种不同形式的模型，以模拟核事故发生及其后果。
例如，根据核事故发生地点、时间及其所受影响的范围，拉格朗日粒子模型能够对整个区域进行模拟，并预测核事故及其后果。
在此基础上，可以根据模拟结果进行必要的防护措施，以确保核事故的发生不会给该地区的人民带来太多的负面影响。
由于拉格朗日粒子模型有着较高的应用开发及应用价值，因此在近年来，越来越多的研究者开始关注这一技术。
根据近期研究成果，拉格朗日粒子模型已经取得了一定的实践进展。
例如，一项在中国湖北省进行的试验表明，应用拉格朗日粒子模型能够有效地确定核事故及其后果的发生，并采取相应的应急措施。
此外，应用拉格朗日粒子模型也能够有效率的预测核事故的发生概率，以便对高危区域采取预防性措施。
此外，有关拉格朗日粒子模型的研究也发现，在某些特殊情况下，拉格朗日粒子模型同样具有较高的实用价值。
例如在某些特殊的环境下，如低放射性背景环境，拉格朗日粒子模型可以很好的模拟核事故的过程，以便采取更有效的应急措施。
未来，拉格朗日粒子模型在核事故应急技术方面仍将取得更显著的突破。
随着现代计算机科学技术的不断发展，开发出更加精确、更快速的拉格朗日粒子模型也正在逐步实现。
拉格朗日粒子模型在核事故应急中的开发与应用
拉格朗日粒子模型在核事故应急中的开发与应用拉格朗日粒子模型是一种经典的质点动力学模型，其利用小球或质点来描述物体的运动方式和轨迹。
在核事故应急中，拉格朗日粒子模型被广泛应用于事故发生后的辐射预测、场景重建和决策支持等领域。
首先，拉格朗日粒子模型可以用于预测事故发生后环境中的放射性污染程度。
通过对区域内气体、水体和土壤等介质中的放射性物质进行模拟计算，可以精确模拟事故发生后放射性物质在环境中的传播和扩散情况，为环境监测和应急预警提供科学依据。
例如，国内外研究学者基于拉格朗日粒子模型对2011年福岛核事故进行了数值模拟，通过模拟预测了监测站点和旅游景区等区域内的空气、土壤和水体中辐射的分布情况，指导了应急现场处置的方案和重建工作。
其次，拉格朗日粒子模型还可用于对事故场景进行重建模拟。
通过模拟事故发生前及其过程中的各种参数，例如反应堆功率、燃料棒温度、燃料裂变产物运动方式等，可模拟出事故发生过程中的各种物理和化学变化，为事故原因分析和应急处置提供重要支持。
例如，美国辐射安全局曾用拉格朗日粒子模型对2001年美国9·11恐怖袭击事件中纽约世贸大厦附近地区的空气质量进行了分析，通过分析空气中挥发性有机物和污染物的分布特征，对恐怖分子使用的化学武器类型进行了预测，指导了应急现场处置工作。
最后，拉格朗日粒子模型还可用于核事故应急决策中的支持。
通过模拟不同决策方案下的环境污染程度、公众健康风险和经济损失等要素，可为应急现场工作和污染物清理提供决策和评估参考。
例如，联合国粮农组织曾利用拉格朗日粒子模型评估了2011年福岛核事故对海洋生态系统的影响，发现辐射物质对于鱼类、小型软体动物等生物的影响比对植物的影响更为显著，从而对相关政策的制定提供了科学参考。
综上所述，拉格朗日粒子模型在核事故应急中具有重要的应用价值，能够为应急现场处置和决策支持提供科学依据和决策参考。
随着科技的不断进步，相信拉格朗日粒子模型在核事故应急中的应用将会越来越广泛和深入。
北京大学物理学院孟杰教授荣获第21届伊朗Khwarizmi国际奖
北京大学物理学院孟杰教授荣获第21届伊朗Khwarizmi国
际奖
佚名
【期刊名称】《北京大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】2008(44)2
【总页数】1页(P276-276)
【关键词】北京大学;国际;物理学院;伊朗;中国台湾;原子核结构;理论描述;组委会【正文语种】中文
【中图分类】O571.21;G649.281
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