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篇1：山东一次连续性降雪过程云微物理参数数值模拟研究
山东一次连续性降雪过程云微物理参数数值模拟研究
利用PSU/NCAR MM5V35非静力数值模式对2月14-16日山东连续性降雪过程进行了数值预报,模拟的降雪开始时间、发展演变及持续时间与观测较一致.在成功模拟的.基础上,用模式输出预报资料,特别是采用Reisner混合冰相过程计算的云水、雨水、冰晶、雪晶等比含水量数值,对降雪过程的水汽输送、不同发展阶段微物理参数的演变特征进行了分析.结果表明,来自南海的西南急流和低层的东南风水汽输送,850hPa中尺度切变线的维持和低涡的发生、发展,为暴雪的产生提供了宏观条件;模拟的运动场和微物理场的时空演变表明,垂直运动是水汽凝结、冻结和冰粒子碰并和“蒸-凝增长”的运动学条件.
作 者：迟竹萍 龚佃利 Chi Zhuping Gong Dianli 作者单位：山东省气象科学研究所,济南,250031 刊 名：气象 ISTIC PKU英文刊名：METEOROLOGICAL MONTHLY 年，卷(期)： 32(7) 分类号：P4 关键词：降雪过程 数值模拟 水汽条件 冰相过程篇2：长江中下游一次暴雪冻雨微物理过程模拟研究
长江中下游一次暴雪冻雨微物理过程模拟研究
根据NECP 1°×1°客观再分析资料和常规观测资料,利用中尺度数值模式WRF对1月25-29日长江中下游暴雪冻雨过程进行了数值模拟.结果表明:WRF模式可以很好地模拟出此次强降雪过程高低空环流形势演变特征以及降水带的分布.分析表明,中层西南急流对暖湿空气的输送以及低层冷空气的.持续扩散为暴雪和冻雨的发生提供了较好的温度层结条件.云微物理过程特征分析表明,此次暴雪冻雨过程存在多种云系共同降水,中低空600-850 hPa强逆温层尤其是0℃层的存在使得雪、冰晶等冰相粒子融化形成过冷却水,是大范围冻雨形成的必要条件,同时也是区分大范围冻雨暴雪形成的重要条件.
作 者：朱坤 刘华强 丁守智 刘宇丹 ZHU Kun LIU Hua-qiang DING Shou-zhi LIU Yu-dan 作者单位：朱坤,刘华强,ZHU Kun,LIU Hua-qiang(解放军理工大学气象学院,江苏南京,211101;91867部队气象台,浙江金华,321000)丁守智,DING Shou-zhi(91867部队气象台,浙江金华,321000)
刘宇丹,LIU Yu-dan(65521部队气象测绘室,辽宁辽阳,111000)
刊 名：气象与环境学报 英文刊名：JOURNAL OF METEOROLOGY AND ENVIRONMENT 年，卷(期)： 25(3) 分类号：P426.63 关键词：暴雪冻雨 云微物理过程 数值模拟篇3：一次强对流过程的三维数值模拟
一次强对流过程的三维数值模拟
利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式(IAP-CSM3D),模拟了4月23日横扫湘中湘南大部分地区的飑线强对流过程的流场、雷达回波和含水量等宏、微观物理量的分布及其演变.分析了冰雹形成的微物理过程,结果表明,冰雹粒子主要由冻滴(CNfh)和霰(CNgh)转化形成,其中冻滴的贡献比较大,冰雹主要是通过撞冻过冷水过程(CLch、CLrh)长大.将多普勒雷达实测资料同模拟的.气流结构进行比较可见,雷达观测到散度随高度的变化与模式模拟的气流结构一致;模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达观测事实相近.
作 者：于华英 顾松山 刘鹏 陈章法 黄小玉 YU Hua-ying GU Song-shan LIU Peng CHEN Zhang-fa HUANG Xiao-yu 作者单位：于华英,YU Hua-ying(南京信息工程大学,中美合作遥感中心,江苏,南京,210044)顾松山,陈章法,黄小玉,GU Song-shan,CHEN Zhang-fa,HUANG Xiao-yu(南京信息工程大学,电子工程系,江苏,南京,210044)
刘鹏,LIU Peng(南京大学,大气科学系,江苏,南京,210093)
刊 名：南京气象学院学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING INSTITUTE OF METEOROLOGY 年，卷(期)： 29(3) 分类号：P412.25 关键词：对流风暴云 数值模拟 成雹机制 多普勒雷达观测篇4：西北东部一次暴雨天气过程的数值模拟研究
西北东部一次暴雨天气过程的数值模拟研究
利用较高分辨率非静力中尺度数值模式MM5,对8月28日西北东部一次致洪暴雨天气过程进行了数值模拟,重点研究了中-α和中-β尺度系统的发生发展和演变过程,对影响暴雨的物理量场进行了诊断分析.结果表明:中-α尺度低涡越山后迅速生成发展,历时约14 h,少动,并激发了多个中-β尺度系统,在这些不同尺度系统相互作用下,形成了这次区域性暴雨.强降水主要出现在低涡系统的`发展与成熟阶段.700 hPa以上稳定的大气层结,抑制了水汽和能量的垂直扩散,有利于水汽和能量沿低空向雨区输送.在暴雨区上空,水汽和能量以垂直输送为主,同时伴有大量潜能释放.暴雨区上空有明显的正涡(位涡)柱和发展旺盛的上升气流区,低层辐合中心位于650 hPa,高层辐散中心位于400 hPa,无辐散层位于500 hPa.
作 者：李社宏 胡淑兰 王式功 LI She-hong HU Shu-lan WANG Shi-gong 作者单位：李社宏,LI She-hong(兰州大学,大气科学学院,甘肃,兰州,730000;陕西省渭南市气象局,陕西,渭南,714000)胡淑兰,HU Shu-lan(陕西省渭南市气象局,陕西,渭南,714000)
王式功,WANG Shi-gong(兰州大学,大气科学学院,甘肃,兰州,730000)
刊 名：兰州大学学报（自然科学版） ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF LANZHOU UNIVERSITY（NATURAL SCIENCES） 年，卷(期)：2006 42(6) 分类号：P458.2 关键词：暴雨 数值模拟 中尺度低涡 诊断分析篇5：一次广东省大雾过程的数值模拟分析
一次广东省大雾过程的数值模拟分析
利用美国国家大气研究中心(NCAR)和宾夕法尼亚州立大学联合研制的第5代中尺度气象模式系统MM5,对广东省地区春季出现的一次大雾过程进行了数值模拟研究.模式模拟结果与实际温湿探空的对比表明,模式很好地模拟了大雾过程的流场变化特征及表征大雾的液态水含量分布.对这次大雾生消过程起决定性作用的是925 hPa风场的变化.当925 hPa转为偏南风控制时,暖湿的海洋性空气流经较冷的下垫面从而形成大范围的平流雾;而当925 hPa转为干冷的`偏北风控制时,原本形成的大雾很快就消散了.同时模式也很好地模拟了伴随此次平流雾出现的逆温过程.逆温层高度约在900 hPa附近,具有相当的厚度,这对于大雾的形成和维持有一定作用.另外,利用模式模拟的液态水含量值估算的能见度水平分布情况与实况的观测结果也较为一致.
作 者：樊琦 王东海 黄聪敏 范绍佳 王安宇 冯瑞权 作者单位：樊琦(中山大学季风与环境研究中心/大气科学系,广东,广州,510275;中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京,100081)王东海(中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京,100081)
黄聪敏,范绍佳,王安宇(中山大学季风与环境研究中心/大气科学系,广东,广州,510275)
冯瑞权(澳门地球物理暨气象局,澳门)
刊 名：热带气象学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF TROPICAL METEOROLOGY 年，卷(期)： 25(5) 分类号：P426.4 关键词：大雾 逆温 能见度 数值模拟篇6：秦岭山区一次冷空气过程的数值模拟
秦岭山区一次冷空气过程的数值模拟
利用较高分辨率的`区域气候模式RegCM3,对1977年1月20-22日一次侵袭秦岭山区的冷空气活动过程进行数值模拟,分析秦岭山脉对冷空气的阻挡和屏障作用,并检验该模式在复杂地形条件下的模拟能力.结果表明:模式模拟的降温过程与实况比较一致,秦岭山脉对冷空气的阻挡和屏障作用可造成其南北两侧温差达4℃以上,并且滞留冷空气达12h以上.还分析了此次冷空气影响过程中的温度场和气压场的演变,结果发现:RegCM3区域气候模式能够比较真实地模拟复杂地形条件下温度场和气压场分布特征及其变化规律.
作 者：徐传书 张耀存 XU Chuan-shu ZHANG Yao-cun 作者单位：南京大学,大气科学系,江苏,南京,210093 刊 名：南京气象学院学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING INSTITUTE OF METEOROLOGY 年，卷(期)： 30(2) 分类号：P461 关键词：冷空气活动 山脉影响 数值模拟篇7：CCG注浆过程的数值模拟研究论文
CCG注浆过程的数值模拟研究论文
【提 要】：本文基于有限变形理论，采用点面接触模型模拟注浆过程中浆泡与土体之间的相互作用关系，通过拉格朗日方法引入这种相互作用关系，用约束变分原理建立适合模拟CCG注浆过程的控制方程。然后根据在试验中观察到现象建立的注浆过程模型编制的有限元程序可以动态模拟CCG注浆过程，为CCG注浆施工的优化设计奠定了基础。
【关键词】：CCG注浆有限变形点面接触模型数值模拟
Abstract: On the basis of the finite deformation theory，the theoretical study and numerical simulation are made on compaction grouthing.By using modified Lagrangian formula，the simulation is taken on viscous contact between mortar bubble and soil ground by point an surface contact model.A control formula is set up to adapt to compaction grouting by finite element method，and the compaction grouting model is established on the basis of testing observation.Finally，the finite element program is developed using Fortran language intended to dynamically simulate the injection process.
Keywords: compaction grouting， finite deformation， point and surface contact model， numerical analysis.
1 引言
在加固地基土层的各种注浆方法中，无论是劈裂注浆、渗透注浆还是喷射注浆，注入的浆液均是易于流动的，而CCG注浆注入的浆材是坍落度很小、甚至近似为零的不流动的浆材。这使得CCG注浆方法具有比其他注浆方式更好的可控制性，注浆施工时浆液可以准确地注入到土层中的预定位置，浆液注入到地下土层后不进入土体的孔隙，也不劈裂土层，在均匀土体中形成一个整体向周围扩大并挤密周围土体的浆泡，通过提升或下降注浆管，在注浆管的端部就可以产生一系列局部相“重叠”的浆泡，形成一柱状注浆体（图1），并挤密周围土层，达到加固地基的目的。
因为注浆浆液的特殊性，CCG注浆的加固机理不同于其他的注浆方法，加上诸多的注浆变量如注浆孔的间距、注浆体长度、注浆速率、注浆压力、注浆量等，CCG注浆施工设计涉及到一组复杂的参数。从世界范围来看虽然人们对这种注浆方法的机理进行理论研究并提出了各种不同的注浆设计方法，但理论研究水平仍然滞后于实际应用发展的需要，迄今为止，还没有一套成熟的注浆设计方法能够合理地考虑涉及到具体工程的不同的参数并对这种注浆方式进行优化设计。要解决这个问题，最关键的方面在于有效地动态模拟CCG注浆过程。采用何种方法描述CCG注浆过程中浆泡与土体之间的相互关系也是一个关键问题。K. Komiya、Adel M. EI-Kelesh和K. Soga等人都采用了穴孔扩张（Cavity expansion）理论模拟浆泡与土体之间的接触，在浆泡与土体之间的分界面上通过人为地施加各向均匀的分布力模拟CCG注浆过程，但用有限元进行分析时,在每个荷载步中施加多大的力是不易确定的`。另外，采用这个方法只能模拟单个浆泡的情况，不能模拟连续的注浆过程。对于单个浆泡的注入过程和连续的注浆过程，可以采用点面接触模型，在CCG注浆过程中浆泡与土体之间没有相对滑动，变形前后接触点的局部坐标值相同，它们之间的接触是粘滞接触。研究中将注浆泡与土体作为一个系统中的两个相互接触的物体，那么，注浆泡体和土体离散化后，注浆泡与土体之间的相互接触就可以模拟为接触面上土体的结点与注浆泡表面的任意点的接触。另外，应该注意到当介质在荷载作用下发生的位移（与自身的几何尺度相比）和应变（与1相比）很小时，建立物体和微元体的平衡条件时可以不考虑物体的位置和形状的变化，因此，分析中不必区分变形前和变形后的构形，相应的变形可以用无限小的线性应变进行度量。CCG注浆过程中靠近浆泡的土体不符合小变形和小应变假设，此时必须考虑变形对平衡的影响，即平衡条件应建立在变形后的构形上，所以，应采用有限变形理论分析CCG注浆过程中注浆体周围土体的变形问题。
本文基于有限变形理论，采用点面接触模型模拟注浆过程中浆泡与土体之间的相互作用关系，通过拉格朗日方法引入这种相互作用关系，用约束变分原理建立适合模拟CCG注浆过程的控制方程。然后编制了可以动态模拟CCG注浆过程的有限元程序，用该程序对鞍山路地铁车站基坑加固注浆进行了模拟计算和分析，并将模拟计算结果与现场实测值进行了对比。
2 有限变形条件下的CCG注浆过程的控制方程
3 模拟CCG注浆过程的有限元分析
3.1 注浆模型的建立与系统的离散化
通过试验发现，注入土体中的浆液不进入土体孔隙，在均质土体中形成一个球体，或通过均匀提升注浆管可形成均匀的柱状注浆体，注浆体与土体之间有明显的分界面。
根据以上观测到的现象，可以建立图1和图2所示的注浆模型，其中，图1表示土体中已形成的一个长度（高度）为H，直径约为d的柱桩注浆体，图2表示柱状注浆体的形成过程，先形成一个独立的球体，这个球体由小到大，其半径由R1增大到半径R2，再增大到半径R3；第一个球体生成好之后，接着在第一个球体上方生成第二个球体，第二个球体的生成也是由小到大，同样其半径由R1增大到半径R2，再增大到半径R3，但是第二个球体与第一个球体有部分重迭，注浆的实际情况就是这样。同理，可生成第三个、第四个、第五个和更多个球体，形成不断增长的柱状注浆体。本文模拟注浆过程的计算程序就是按照这样的注浆模型编制的，从而模拟出连续的注浆过程。
然后，将柱状注浆体和土体作为一个整体或一个系统来考虑，但对这二者进行离散化时可以分开处理，注浆泡的离散见图3所示，第一个浆泡表面离散成12个线性单元，其他浆泡也作相应类似离散。在注浆压力的作用下，注浆过程中浆泡的变形相对于土体来说较小，因此，在实际处理中可以将其近似地看成刚体，也可以将其当成变形体，这可以通过设定变形模量的大小来实现。土体的离散需要仔细考虑，应该适当进行土体的网格划分，若网格划分得太细，一方面随着节点数和单元数的增加，计算工作量会大量增加；另一方面，若划分的网格太小，由于注浆体变面附近的土体会发生大变形，因而有些单元形状会发生畸变，致使该单元的雅可比矩阵的逆阵不存在，也就无法进行计算了。
3.2 CCG注浆的模拟计算
本文的程序是按空间轴对称问题编制的，共有35个子程序和一个主程序。程序考虑了几何非线性和材料非线性以及接触边界条件非线性的有限元分析程序。该程序可以模拟连续的注浆过程，能够计算出注浆过程中任意时刻注浆体周围土体的位移场，还能计算出注浆体周围土体的塑性变形范围。土体单元采用了四节点线性等参单元，接触边界元为线性单元。土的本构模型是考虑Mohr-Coulomb屈服准则的弹塑性模型。这里对鞍山新村地铁站基坑的中间标准段的CCG注浆过程进行模拟计算，并将计算结果与在标准段进行的单孔注浆试验过程中的实测结果进行比较。
根据提供的地质勘察报告，各土层的物理力学性能指标见表1。
计算深度取为21.0m，计算半径取为10.0m。边界条件为：底面和右侧面的径向位移和竖向位移为零；上表面自由；左侧面为对称轴。计算中泊松比取0.49，其中的压缩模量应换算为变形模量。有限元网格划分见图4，采用四节点线性等参单元，结点总数为903，单元总数为840。在车站基坑中间标准段进行的单孔注浆试验中，注浆从地表下16.5m开始，最后形成了一个半径为25～27cm、长度为3.0m的柱状注浆体，模拟计算时也是从地表下16.5m开始注浆，模拟的注浆体长度与半径基本上与试验中情况相同。部分计算结果如图5～图12所示。图5和图6表示注浆体周围土体在竖值方向的位移，其中，图5表示注浆过程中地表面的隆起值与注浆体长度之间的关系。图6表示注入第一个浆泡后不同深度的土层在竖直方向的位移值。图7和图8表示注浆过程中注浆体周围土体在水平方向上的位移。其中，图7表示距离注浆体中心线为2.5m处土体在水平方向的位移值与注浆体长度的变化（即注浆量和注浆深度的变化）之间的关系。图8表示注浆体长度达到3.0m时，距离注浆体中心线不同处的土体的水平方向位移值的变化。可以看到，注浆的开始阶段，位移的增量明显；随着注浆体长度的增加，水平方向的位移量增加不多，水平位移的峰值点随着注浆体长度的增长而逐渐上移。图9～图12中，将试验中的实测值与相应的计算值进行了比较。计算值的大小与实测值的大小接近，但曲线的形状不完全吻合。对于软粘土来说，因为侧斜管本身有一定的刚度，它不可能完全真实地反映出土体的实际变形，模拟的曲线形状比实测的变形曲线更能真实的反映实际变形情况。
4 结语
（1） 本文基于有限变形理论，采用点面接触模型模拟注浆过程中浆泡与土体之间的粘滞接触形式，根据在试验中观察到现象建立注浆过程的模型是恰当的。
（2） 文中通过拉格朗日方法结合变分原理建立适合了模拟CCG注浆过程的控制方程，编制的有限元程序可以动态模拟CCG注浆过程，通过对鞍山路地铁车站基坑加固注浆过程进行了模拟计算和分析，模拟计算结果与现场试验实测值基本吻合。
（3） 通过本文对CCG注浆过程的动态模拟方法，为进一步进行CCG注浆施工的优化设计奠定了基础。
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篇8：云模式中气溶胶物理过程参数化方案研究概述
云模式中气溶胶物理过程参数化方案研究概述
介绍了大气气溶胶的浓度、气溶胶的谱形等物理性质对云的微物理过程造成的影响以及目前云模式中常用到的一些气溶胶物理过程的'体积水、分档等参数化方案,并评述了这些参数化方案各自的特点.提出了在设计气溶胶物理过程参数化方案时需要注意和有待解决的几个问题,建议在设计气溶胶-云相互作用的模式时,要根据不同的研究目的选择合适的参数化方案.
作 者：刘校辰 刘奇俊 Liu Xiaochen Liu Qijun 作者单位：刘校辰,Liu Xiaochen(中国气象科学研究院,北京,100081)刘奇俊,Liu Qijun(国家气象中心)
刊 名：气象 ISTIC PKU英文刊名：METEOROLOGICAL MONTHLY 年，卷(期)：2006 32(6) 分类号：P4 关键词：云模式 气溶胶 云凝结核 参数化方案★强地面运动数值模拟中三维物理模型的建立方法-以昆明盆地为例
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