华北地区NNW向断裂的现代活动性特征

本文根据华北地区NNW向断裂对海岸线方向、地貌现象、温泉地热异常和微震震中的控制作用,特别是根据NNW向断裂在华北地区地震活动中的表现,阐述了华北地区NNW向断裂的现代活动性特征,并且认为地震监测中NNW向断裂是一组应予以重视的现代活动性断裂。

武威-天祝-庄浪河NNW向断裂分段及变形特征

在野外专题考察、大比例尺活断层地质填图、高精度地质剖面及阶地剖面实测的基础上，较系统地讨论了武威－ 天祝－ 庄浪河ＮＮＷ 向断裂的活动时代、变形方式及分段特征。结果表明： 该断裂带是一条典型的全新世活动断裂，整个断裂可分为不同几何结构、不同构造类型、不同变形特征的南、中、北三个断层段。其中北段和中段为隐伏断层，发育有第四纪活动褶皱和１９２７ 年古浪８ 级地震破裂带；南段断裂呈弧形几何形态展布。

太行-翼辽区NNW向构造体系——“华北系”的新厘定

本文在前人零星的遥感图象信息基础上,于“七、五”期间在太行—冀辽区(河北—辽宁)开展了野外实地考察和研究,发现等距相间的大量NNW向主干压性或压扭性构造带,以及彼此有成生联系的、力学性质不同的各向配套构造,如朝阳、滦河和紫荆关—怀安等三大构造带比较突出,它们共同显示了EWE—WSW或近EW向的构造应力场特征,由此将新第三纪以来,第四纪达到顶峰而形成的NNW向构造体系厘定为“华北系”。“华北系”的建立,目前在我国东部尚属首次。

NNW-ICE软件的三维结冰模型及精度验证

结冰现象严重危害飞行器的飞行安全,而数值模拟是研究结冰的重要手段之一。NNW-ICE软件是一款由中国空气动力研究与发展中心开发的中国完全自主可控的结冰数值模拟软件。该软件中的三维结冰相变模型相比于传统的SWIM、Myers模型增加考虑了表面接触角对水膜流动的影响,且能量方程中增加考虑了伴有蒸发现象的霜冰结冰。数值计算方法方面,软件采用有限体积法对方程进行离散,拓展了模型对于复杂几何构型的非结构网格的适用性,并且集成了一阶显式、四阶四步龙格库塔-显式、一阶隐式、二阶一步龙格-库塔隐式共4个求解器。本文还采用了冰风洞试验结果、商业软件FENSAP-ICE计算结果对软件精度进行了验证。结果表明:NNW-ICE软件的计算结果与冰风洞试验结果吻合均较好,且精度总体优于FENSAP-ICE软件。

NNW-HyFLOW高超声速流动模拟软件框架设计

NNW-HyFLOW在国家数值风洞(NNW)工程支持下,由风雷开源软件提供基础框架支撑,将建设成为基于结构/非结构混合网格,面向高超声速应用领域的国产自主工业CFD软件,具备高温气体热化学非平衡效应模拟及其相关气动力、气动热和气动物理特性计算分析等主要特色功能。本文从框架设计、数据结构、耦合方法、并行计算方法以及接口设计等方面对软件设计思想和框架特点进行了介绍,给出了求解器采用的理论模型、核心数值算法及其实现方法,结合HEG风洞试验、RAM-C飞行试验、Electre飞行试验以及航天飞机OV102飞行试验等典型算例开展了数值模拟。研究表明:NNW-HyFLOW具有底层代码复用、功能兼容性好、扩展能力强和接口灵活等优点,其当前测试版本已经具备了较好的高超声速非平衡流动数值模拟能力,在热化学非平衡效应及其影响的气动力特性、气动热环境和等离子体分布特性预测与评估方面,具有较高的数值计算精准度,初步满足了高超声速复杂飞行器高温非平衡流动数值模拟的需求。

NNW-FSI软件静气动弹性耦合加速策略设计与实现

在国家数值风洞(NNW)工程的资助下,依托NNW-FSI流固耦合模拟软件平台,从气动载荷作用下飞行器结构静变形大小与收敛过程无关的物理机制出发,基于变形增量叠加的方式,设计和实现了一种静气动弹性耦合加速策略,通过松弛因子对耦合迭代的收敛过程进行调整。结合超大展弦比无人机和CHN-T1模型两种不同外形,开展了不同松弛因子下的静气动弹性耦合数值模拟,对耦合加速策略的参数影响和加速效果进行了测试和评估。从计算误差控制角度对松弛因子加速耦合迭代收敛的作用机制进行了理论分析,弄清3种类型静气动弹性耦合模拟过程中松弛因子发挥的作用,并给出了松弛因子选取范围的建议。静气动弹性耦合模拟和理论分析结果表明,针对不同类型的静气动弹性耦合问题,选取合适的松弛因子,能够达到抑制振荡并加速收敛的效果。

国家数值风洞(NNW)工程中的CFD基础科学问题研究进展

计算流体力学(CFD)基础理论方面的持续创新对数值模拟软件的功能拓展及推广应用具有十分重要的意义,国家数值风洞(NNW)工程在CFD相关的若干关键基础科学问题上开展了研究。简要综述了国内各参研团队近3年的研究进展,NNW工程在转捩与湍流模型及计算方法、多相多介质计算模型与方法、多物理场耦合计算模型与方法、高精度数值计算方法等方面形成了一系列阶段性的研究成果,建立了多种原创算法与模型。这些算法与模型中具有较高成熟度的将被集成至NNW工程的相关软件,并面向全国发布。

FlowStar:国家数值风洞(NNW)工程非结构通用CFD软件

计算流体力学(CFD)仿真软件是流体相关的数学物理知识和工程实践经验的数字化表达,是工业数字化转型的重要助推。然而,大型工业CFD软件研发难度极高,需要同时兼顾功能多样、系统稳定、性能优越、交互友好等特征。依托国家数值风洞(NNW)工程,研发出一款通用流场模拟软件NNW-FlowStar,并在航空、航天等工业部门大力推广使用。软件基于非结构有限体积求解方法和大规模并行计算技术开发,结合现代化软件工程思维设计,具备先进的数值方法、高效的计算效率和友好的用户操作界面,可满足各类复杂外形的高效气动模拟。独特的重叠网格技术配合六自由度运动模块,可帮助实现武器分离、舱门定轴转动等各类气动-运动协同仿真需求。多类标模案例和复杂工程应用表明,FlowStar软件算法鲁棒、精度可靠,是一款高精度、高效率、高可靠性的通用CFD仿真软件。通过对软件的架构设计和功能应用进行介绍,使相关从业人员能更好地了解FlowStar软件,最终促进国产自主CFD软件生态的良性发展。

国家数值风洞(NNW)工程在高超声速中的应用研究进展

随着CFD技术的快速发展,CFD数值模拟软件在飞行器研制中得到广泛应用,并已渗透航空航天等诸多领域的各个阶段,发挥着越来越重要的作用。国家数值风洞(NNW)工程坚持边建边用的原则,通过集成结构力学、飞行力学、工程热力学、声学、光学、电磁学、多相流体力学等学科软件,在航空航天、交通运输、能源动力、环保减灾等领域发挥了积极作用。总结了NNW软件在高超声速飞行器边界层转捩、湍流、高精度方法等领域的应用成果以及在解决复杂流动干扰、动态稳定性和多学科耦合问题上的最新进展。通过案例展示,使相关从业人员了解NNW软件的功能、特点,促进系列软件在全国的推广和应用。

国家数值风洞(NNW)工程中的黏性自适应笛卡尔网格方法研究进展

相比传统的结构和非结构网格,笛卡尔网格具有自动化和高质量兼顾的优势,是未来网格技术发展的重要方向。面向笛卡尔网格生成软件开发需求,依托国家数值风洞(NNW)工程,介绍了黏性自适应笛卡尔网格技术相关课题的研究工作进展,重点从网格生成技术、自适应方法、黏性物面边界处理方法等方面展开。网格生成技术方面,基于全线程树数据结构的思想,开展了叉树数据结构的优化;针对物面离散单元信息的快速检索,构建了稳定、平衡、高效的叉树式物面网格数据结构;对于网格单元类型的判断,发展了染色方法和包围盒方法以提高效率;针对大规模网格量,发展了高性能并行计算技术。自适应技术方面,发展了基于几何特征和流场解特征的自适应方法,建立了流场结构捕捉判据,并开展了三维复杂构型的应用;为了降低全局网格规模,发展了各向异性自适应方法,构建了各向异性特征识别的综合判据;发展了边界层法向射线加密技术,以减少边界层内的网格数目。物面边界处理方面,发展了重叠笛卡尔网格方法,构建了重叠网格尺度匹配技术和数据交互方法;开展了壁面函数方法在笛卡尔网格框架下的适应性应用,以放宽壁面网格尺度限制、降低边界层网格规模,并通过典型算例验证了方法的可靠性。

NNW-TopViz流场可视分析系统

流场可视化技术采用图形图像直观地表现CFD数值模拟的计算结果,使用户能够方便地对这些数据进行分析、比较和研究。然而,CFD数值模拟的流动复杂,其产生的流场数据规模巨大、数据类型复杂、特征提取困难,传统的串行可视化软件效率低、交互手段单一,难以满足数据分析的需求。国家数值风洞(NNW)工程研制了一套流场数据处理可视化软件系统(NNW-TopViz,简称TopViz),具有对流场数据处理与特征提取、几何图形绘制等可视化与交互功能。根据可视分析效率需求,TopViz实现了线程并行,在多核计算环境下有效提高了可视化计算和交互效率;针对流场特征提取困难、常规方法效率低的问题,TopViz实现了基于卷积神经网络的流场旋涡特征提取方法,提升了特征提取准确率和效率;为提高软件交互效率并提供便捷的交互方式和体验,基于头戴式显示设备和体感控制器构建沉浸式虚拟显示与交互平台,TopViz实现了手势和眼球凝视2种交互方法,提供沉浸式环境下多视图、多角度流场探测方式。

国家数值风洞风雷软件分布式粗糙壁面边界层流动模拟

针对粗糙元均匀分布壁面,基于国家数值风洞风雷软件,在k-ωSST湍流模型和γ-Re_(θt)转捩模型中分别引入粗糙壁面边界条件修正及粗糙壁面转捩动量厚度雷诺数,同时增加了部分粗糙表面设置,实现了局部/全局粗糙壁面边界层流动模拟能力。算例研究表明,对于全湍状态翼型,粗糙壁面导致失速攻角减小4°,1×10^(-3)倍弦长量级的等效粗糙元高度使最大升力系数下降约36%。同时粗糙壁面会使边界层转捩提前,导致翼型的摩擦阻力增大。计算分析证明,Hellsten等提出的粗糙壁面比耗散率边界条件能够较准确地反映粗糙度造成的影响,气动力计算结果与实验值基本吻合,流场模拟结果符合粗糙壁面流动特征;同时能够保证与转捩模型及其粗糙壁面修正的稳定耦合计算,对于转捩位置及其随粗糙度和来流湍流度变化趋势的模拟结果符合实验结果,但转捩区长度还需通过更严谨的实验进行进一步验证和修正。

基于风雷软件的可压缩气固颗粒两相流计算

为了实现流体颗粒的双向耦合,在国家数值风洞风雷软件开源框架中设计开发了基于点力模型的紧耦合颗粒求解器,同时在流体求解器部分增加了颗粒源项,并在此基础上分析了可压缩流动中的颗粒调制规律。首先,主要介绍了颗粒求解器中涉及的颗粒受力模型、求解方法、边界条件、流动信息插值方法等。其次,基于对经典泊肃叶流动中颗粒运动轨迹、平板边界层中颗粒运动及其对流动影响的算例文献和理论,对所开发代码进行了检验,结果证明了颗粒求解器对两相流模拟的能力。最后,开展可压缩平板层流边界层中颗粒-流动相互作用的初步研究,发现在模拟的参数条件下,颗粒的存在将增加边界层摩阻和热流,降低边界层厚度,颗粒本身沿程逐渐向壁面累积。

龙山金锑矿NNE向矿脉力学性质及找矿前景分析

区内NNE向组断裂构造与NWW向组含矿断裂多期次活动历史长,力学性质变换频繁,在印支晚期至燕山早期主成矿期同具扭张性特征,深切幅度大,倾向延深大于走向延长,长深比为2:3至1:10。同处于成矿时间一致的热液运移系统,NWW向组矿脉矿体向NWW侧伏,NNE向组矿脉矿体向SSW侧伏,自地表至深部,矿体厚度增大,金锑品位变富。NNE向构造与NNW向含矿断裂构造一样,具有较大的找矿潜力,从而拓宽了以往仅局限于NWW向含矿构造带找矿空间,为矿山今后找矿提供了思路。

塔里木盆地西部色力布亚断裂和康西断裂的主要特征及活动时代

塔里木盆地西部麦盖提斜坡和巴楚断隆两大构造单元的分界线的西段,原称色力布亚断裂带,呈北北西—南南东向展布,长约120km。本文基于系统的地震剖面解释,认为该断裂带内包括了切割深度、倾向和活动时代等均有不同的两条断裂,西部仍称色力布亚断裂,东部由本文新命名为康西断裂。前者是基底卷入型冲断层,由不同级别的背冲构造与主干断裂构成复杂的断裂带,向南东变窄;主干断裂向北东倾,中新世活动,背冲断层在上新世仍有活动。康西断裂是盖层滑脱型冲断层,向南西倾,加里东期活动,之后长期稳定,更新世复活。区域上,色力布亚断裂属巴楚北北西向断裂系,康西断裂属塔中北西向断裂系。这些新认识可能成为麦盖提斜坡区油气勘探的新思路。

黑龙江北部多宝山矿区奥陶系的岩石特征和构造意义

黑龙江北部多宝山矿区广泛发育奥陶系，因含有铜、钼矿源层而受到地质界的注意。本文概述了其生物地层和沉积特征，重点探讨了其火山岩的岩石化学特征。该套火山岩总体上属钙碱性系列，部分（主要是酸性岩）可能属拉斑玄武岩系。下旋回（窝里河组）火山岩以相对低K、La和Eu负异常为特征，总体属大陆边缘岛弧，局部显示出大洋岛弧安山岩的性质。上旋回（多宝山组）的弧则属大陆边缘岛弧与安第斯型山弧的过渡类型，部分地区可能有安第斯型山弧发育。分5个阶段重塑了该区奥陶纪大地构造演化，早古代洋壳向东偏北消减于布列亚—佳木斯地块之下，因后退式的消减而火山弧向西偏南迁移，构造线方向为北北西向。

柴达木西缘地区存在一组北北西-南南东向断裂构造的重力场证据

柴达木西缘地区靠近阿尔金造山带与昆仑造山带的结合部位,构造运动非常复杂。通过对最新取得的1:25万区域重力数据进行研究,发现在这一地区除了北东东向的阿尔金断裂带及以昆南、昆中、昆北断裂为代表的一组北西西-近东西向断裂带外,还存在一组北北西-南南东向断裂构造。本文介绍了这组北北西-南南东向断裂构造存在的重力场证据,对其特征和成因进行了分析和初步探讨,认为这是一组断距不大、延伸很长、切穿了北东东向及北西西-近东西向断裂带的高角度右行走滑断裂,是一组较新的断裂构造,其成因可能主要与青藏高原整体的北东向位移有关。这一新的发现有可能会对柴达木西缘地区构造运动(尤其是新构造运动)的认识及这一地区的矿产研究产生一定的影响。

青岛地区北北西向断裂及其地质意义

通过地下水、温泉地热水开发的实践验证和野外观察发现，青岛及邻区NNW向断裂具有张扭性质，具有良好的导水性，是本区重要的含水断裂，是寻找地下水源的重要标识。此外，该断裂在水文地质、工程地质、环境地质方面以及对中国东部海岸线方向均有控制作用，对该断裂的研究具有重要的意义。

云南北北西地震条带GPS观测

云南北北西地震条带西起中甸、保山,跨越洱源—鹤庆断裂、程海断裂、红河断裂、曲江断裂、澜沧江断裂以及小江断裂等主要活动断裂,止于云南东部的寻甸、弥勒,其上共有17个GPS观测点。通过对这17个测点进行复测,并以2001年观测资料作为背景,获取了观测区域内地壳水平形变速率、地应变、面膨胀等信息。结果显示,滇西的永胜、洱源、下关、南涧一带地壳差异运动最强烈,其次是滇南的通海、建水地区。

基于指标体系的数值风洞软件可信度评价技术研究

高精度、高效率和高可信属性是对数值风洞的共性和基础性技术需求。在“国家数值风洞”(NNW)工程支持下,瞄准为验证和确认分系统提供技术支撑,提出重点发展基于指标体系的软件可信度评价技术。基本策略是:针对数值风洞工程研制的常规定常气动力/热软件和非定常类型(含多体分离、动态特性)软件,从软件生命周期不同用户(含软件开发者、评价第三方和工业应用部门)所关心的主要可信度问题出发,研究建立可对软件功能、基本流动模拟能力及工程应用能力进行综合评价的CFD软件可信度指标评价体系,提出具体的评价方法和评价算例,建立验证确认算例库。对基于指标体系的数值风洞软件可信度评价技术的具体实施思路及问题的复杂性进行论述,报道取得的阶段性成果,指出下一步工作重点和方向。