大范围网格曲面曲线设计方法及应用

为了满足齿科在离散网格曲面建模中对曲线设计高效性、鲁棒性及基于网格曲线个性化建模等方面的要求,提出了一种基于局部参数化的离散网格曲面样条曲线设计方法。该方法放松了对样条曲线全局连续性的约束,将平面参数域内的全局样条线设计转化成在局部区域内的分段样条曲线设计,提高了参数化网格曲线设计方法的效率及鲁棒性,使其能够不受编辑范围、网格模型复杂度及网格亏格的影响,满足大范围的网格曲线实时编辑的要求,以及齿科个性化建模软件中基于曲线建模的需求;引入两型值点间的最短路径,解决在样条线设计过程中,因相邻两型值点距离过大而导致算法存在的鲁棒性问题;引入局部光顺算法,在型值点附近进行流行约束下的光顺,提高样条曲线的光滑度。实验表明,基于平面参数化域的局部分段样条曲线设计方法在效率、鲁棒性及实用性方面具有一定的优势,综合性能较好,能够满足齿科建模软件的实际应用需求。

中尺度数值模拟中的边界层多尺度湍流参数化方案

该文在多尺度湍流理论的研究成果基础上 ,将边界层湍流风谱与平均量的梯度相联系 ,建立了边界层多尺度湍流参数化子模式 ,之后放入MM5模式中进行了个例模拟研究 ,并与MM5模式附带的MRF边界层参数化、Blackadar高分辨率边界层参数化的模拟结果进行比较和分析。结果表明 ,多尺度湍流理论能够反映出实际大气边界层中热量垂直输送的规律 ,将其用于中尺度数值预报模式的边界层物理过程参数化是可行的 ;多尺度湍流参数化在地表层和边界层内各个层次上都着重考虑含能量最大的涡的作用以及水平热力不均匀性的影响 ,因此在地形和下垫面比较复杂的区域 。

中性层结下局地平缓地形起沙的次网格参数化研究

局地地形起沙对沙尘模式的预报精度具有重要影响。基于狭管与下滑效应以及气流过山的已有研究成果,研究了中性层结与局地平缓地形条件下风速在这两种效应下次网格参数化问题,然后基于平坦地形的起沙公式、引入局地地形的摩擦速度,得到了相应的次网格起沙公式,最后对狭管效应、下滑效应以及两效应的叠加进行了理想试验。试验表明:(1)对于狭管效应的次网格参数化问题,风从狭管的阔口进(出)、窄口出(进)时,风速、跃移通量与起沙量均增大(减小);(2)下滑效应致使风速、跃移通量与起沙量均增大,且山脚增幅大于山坡;(3)对于两种效应的叠加,当气流从狭管的阔口进、窄口出时,风速、跃移通量和起沙量同时增大,山脚风速大于山坡,大粒径沙粒跃移通量增幅大于小粒径沙粒。反之,窄口进、阔口出时,出入口宽度之比存在一临界值,大于此临界值,风速减小;反之增大。而且,除了在山脚的小粒径沙粒在一定风速条件下跃移通量会增大外,其余情况均减少。最后,提出了本参数化方法与数值模式耦合的分算法与整算法。

参数化局部特征尺度分解及其在复合故障诊断中的应用研究

为了消除局部特征尺度分解方法出现一阶导数不连续的问题,设计了Hermite插值与可调参数相结合的解决方案。构造了参数化Hermite插值方法,通过调整可调参数可以进一步逼近理想曲线;提出了参数化局部特征尺度分解方法,该方法的核心在于利用了参数化Hermite插值获得拟合曲线,并通过调整可调参数λ获得了更加理想的分量信号,克服了LCD分解过程中出现的拟合误差问题,并将所提方法应用于复合故障仿真信号和实际信号。研究结果表明:与LCD和经验模态分解方法相比,PLCD方法可以有效地提取微弱信号的故障特征。

中尺度模式湍流参数化的比较研究

在中尺度区域模式MM 4的基础上对其中的湍流参数化方法作了改进 ,尝试用非局地闭合方法代替局地K闭合处理湍流扩散问题 ,分别以原MM 4中有云和无云的水份处理方案作为控制方案。比较的结果证明 ,非局地方法若要应用于实际预报 ,还需要作较大的改进 ,主要是针对决定过渡矩阵的非局地混合潜势。目前的过渡矩阵表达方式使物理量在空间的分布不合理地过于均匀 ,造成了降水量的减少。