广义作用量极值原理

许多物理系统的基本运动都遵循着某种极值原理．本文从任意物理体系出发，在广义位形空间中定义了系统的广义力、广义流和广义作用量，并由变分原理和泛函极值条件，引出了广义作用量极值原理．由此可分别导出各类物理系统所满足的各种极值原理．即各类最小值、最大值和极值原理可用广义作用量极值原理来统一描述．这在一定程度上揭示了各极值原理间的相互关系。

广义波作用量密度在一次华北暴雨模拟诊断中的应用研究

先运用WRF模式对2008年8月发生在华北地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,结果表明,WRF模式比较合理地再现了这个时段的暴雨天气过程。然后利用模式输出结果对两种特殊的广义波作用量密度进行诊断分析,发现两种广义波作用量密度的高值区基本上能够覆盖主要的降水区域,但是在其高值中心与降水中心的对应上存在一定偏差。于是,再借鉴"配料法"的思想,构造了nzh指数,研究发现,其对流层中低层平均值的高值区与前1 h降水落区的对应比单一的诊断量要好;在降水区域上空,nzh指数高值中心位置的上升会伴有降水强度的加大;与此同时,随着其中心强度的增大,降水强度也会增大。

近岸非平整海底上耗散动力系统的广义波作用量守恒方程

为刻划近岸波-流-海底相互作用耗散动力系统的多种复杂作用机制,着眼于波浪对近岸大尺度变化环境流作用和考虑多变海底地形(可典型地刻划为由慢变水深和快变水深构成)的影响,由基于黏性流体Navier-Stokes方程的平均流方程,建立了近岸耗散动力系统的广义波作用量守恒方程,从中提出垂向速度波作用量和耗散波作用量这两种新概念,使得它们和经典的波作用量相互间达成了一种互补、协调而又主次分明的更为广泛的守恒形式。从而把波作用量这一经典概念从理想的平均流守恒系统引申到实际的平均流耗散系统(即广义守恒系统)中去,为解释沿岸过程和应用于近海、海岸工程提供了一个理论基础。

电磁场中的广义最小作用量原理及其应用

物理现象的一般规律可以用最小作用量原理来描述,也就是说,真实规律对应着作用量的稳定点,例如光学中的Fennat定理和静电学中的Thomson定理。在电动力学中,当作用量处于稳定点时,系统满足Lagrange方程,这个作用量一般定义为Lagranse函数对时间的积分,即此时的最小作用量原理可以表述为:“事物真实运动的轨迹使作用量处于稳定点”。

物质系统自主演化运动的极值律

作者分析了几类物质系统自主演化运动可遵从的极值律。在一个能描述一般物质系统状态的广义位形空间中定义了一个反映系统运动变化属性的“广义作用量”,用“广义作用量”的极值原理将原物理系统中的各类极值(最大值、最小值)原理统一起来。从另一个侧面揭示了物质系统自主演化的极值律。

2009年7月广西一次暴雨过程的数值模拟和诊断分析

运用WRF模式对2009年7月发生在广西地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,并利用模拟结果进行诊断分析。结果表明,模式能够合理地再现此次暴雨天气过程。在对流层中低层,水汽通量散度的负高值区、假相当位温广义波作用量密度和z-螺旋度的正高值区,与强降水落区都存在较好的对应关系;水汽通量散度负值中心大小及负值区向上伸展的高度、假相当位温广义波作用量密度的高值中心值,与降水强度之间存在一定的相关性;z-螺旋度的强度变化对降水强度的增大和减弱也具有较好的指示意义。