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适用于非静力大气模式的近似黎曼求解器应用研究: 2024年; 基于多矩非静力大气模式,开展了3类垂向近似黎曼求解器应用研究。多矩非静力大气模式具有高精度与数值守恒特性,其垂向采用守恒的有限差分格式进行数值离散,而网格单元边界通量计算是通过求解黎曼问题来实现的,因此采用合适的近似黎曼求解器对准确模拟非静力大气垂直运动显得十分关键。LLF(Local Lax-Friedrich)、LMARS(Low Mach Approximate Riemann Solver)和HLLC(Harten-Lax-van Leer Contact)为计算流体力学(CFD)中常用的3种近似黎曼求解器,它们的计算代价和复杂程度逐渐增加。一维标准数值试验表明:LLF计算最为经济,但具有较强的耗散;LMARS具有适用于大气流动的假设,对于数值粘性的控制较好且计算量不大;HLLC建立的三波模型可以避免对中间特征场的过度数值耗散。基于LLF近似黎曼求解器计算经济的特点,通过优化LLF近似黎曼求解器各特征波动的粘性系数,能够实现与LMARS、HLLC近似黎曼求解器相同的性能,且计算代价最小。二维非静力数值试验表明,优化的LLF近似黎曼求解器能够规避常规LLF近似黎曼求解器的数值耗散过大问题,正确模拟小尺度非静力垂直运动,达到更复杂的LMARS、HLLC近似黎曼求解器模拟效果且并未增加计算量,这为非静力大气数值模式提供了良好的参考价值。; 魏杰姝陈春刚张寅钲唐杰沈学顺肖锋李兴良

适用于非静力大气模式的完全平衡多矩约束有限体积方法: 2023年; 大气数值模式离散垂直动量方程时,一般而言气压梯度力和重力不易维持严格的静力平衡关系。为精确平衡数值离散的垂直气压梯度力和重力,基于高精度多矩约束有限体积方法引入完全平衡数值公式,即以满足静力平衡关系的热力学参考态对重力源项进行数值离散构造,发展了适用于非静力大气的完全平衡多矩约束有限体积方法。一维标准数值试验表明,完全平衡多矩约束有限体积方法能在较粗糙的计算网格点上保持静力平衡参考态的数值计算误差在计算机的单精度(10-6)和双精度(10-14)水平,在具有小量级扰动的初始条件下,完全平衡多矩约束有限体积方法能较好地模拟扰动的传播,二维非静力热泡试验进一步验证了完全平衡多矩约束有限体积方法对非静力大气运动的模拟能力。数值试验结果验证了所发展方法的完全平衡属性和适用性,这为非静力大气模式发展提供了良好参考价值。; 张寅钲陈春刚沈学顺肖锋肖锋; 关键词：气压梯度力

国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0512地球系统模式发展被引量：1: 2023年; 2018年起,国家自然科学基金委员会推进科学基金系统性改革,为更好的助力优化学科布局,2019年大气科学学科率先开展了学科申请代码调整,通过广泛的战略研究与研讨形成了2020年度申请代码设置方案,确定了以“分支学科”“支撑技术”和“发展领域”三个板块、共15个“二级申请代码”为主要架构的学科资助体系,并组织专家对各“二级申请代码”的下设研究方向和关键词进行系统梳理和分析,经过三年实施和不断优化形成了当前的版本。本文主要针对D0512地球系统模式发展下设的五个研究方向和关键词进行解读,介绍其设置背景,下设研究方向及关键词的总体框架,并基于科睿唯安Web of Science数据库对该申请代码下不同方向关键词的出现频率和研究热点进行了分析和讨论,发现五个方向的主要关键词基本设置合理,在后续工作中需要继续优化和适当调整,不断扩大影响并吸引更多的优秀申请人,促进我国地球系统模式的发展。; 林岩銮俞永强陈春刚刘利薛巍; 关键词：国家自然科学基金关键词

数字滤波初始化方案在高分辨率GRAPES区域模式中的应用研究被引量：1: 2021年; 高分辨率同化系统中引入的高频率高密度观测信息会造成分析变量之间的不平衡,因而在模式积分中产生的虚假重力波会严重影响模式预报质量和运行稳定。为了抑制虚假重力波在模式中快速增长,文中通过在高分辨率GRAPES区域模式中应用非绝热数字滤波和增量数字滤波初始化方案,研究不同滤波截断周期的初始化方案对分析预报的影响。试验结果表明,不同初始化方案的分析预报效果依赖于截断周期,截断周期越长滤除的高频信息越多,对于3 km分辨率模式,30 min与15 min截断周期的初始化方案既滤除了高频噪音,也基本保留了有意义的分析信息。不同截断周期的数字滤波方案在GRAPES-MESO系统中对气象要素预报场的影响基本可忽略;而在GRAPES-RAFS系统中,初始化方案对分析和预报的影响会逐渐累积,15 min截断周期的初始化方案比2 h截断周期的初始化方案的风场预报和降水预报质量更优。; 庄照荣庄照荣刘艳李兴良; 关键词：GRAPES

高阶正定守恒的中心约束多矩有限体积平流模式被引量：2: 2020年; 采用新的均匀三点中心约束多矩有限体积方法(3-point Multi-moment Constrained finite-Volume scheme for Uniform Points with Center Constraints,MCV3_UPCC),发展了一个三阶正定守恒的平流模式。三点多矩有限体积方法在单网格内定义等距的3个自由度,采用多矩约束条件并通过控制方程获得时间演变方程。新的三点中心约束多矩方法能在单网格内采用等距的3个点值及中心一阶、二阶导数作为约束条件进行空间4次多项式数值重构,获得3个自由度的时间演变方程;所构建的新数值方案具有三阶精度,边界通量连续性保证了其数值严格守恒。为了抑制该方法的非物理数值振荡,引入了边界保型限制器技术,它能够把数值解控制在既定物理场最小值(最小值为0时则保持数值正定)与最大值之间。数值试验表明新发展的三阶平流模式具有良好的计算精度,能够严格保持数值解的正定性和守恒性,同其他高精度平流模式相当,在实际大气模式水汽等平流输送应用中具备良好的发展潜力。; 舒谦唐杰陈春刚陈春刚肖锋沈学顺李泽椿朱克云李兴良

基于动态质量平衡的管道泄漏检测方法研究: 为了及时发现管道在输送过程中的泄漏,该文基于质量平衡原理设计了管道实时泄漏检测系统. 该文建立了管道系统的动态质量平衡关系,并在此基础上进行泄漏检测,提高了泄漏检测系统的灵敏度、降低了泄漏检测中的误报警率.为了准确计算管...; 陈春刚; 关键词：泄漏检测统计信号处理管道系统; 文献传递

长输油气管道泄漏检测技术综述被引量：66: 2002年; 随着石油、天然气工业的不断发展 ,管道输送在国民经济中地位越来越重要。长输管道在运行中的泄漏既造成资源的损失 ,也污染了环境 ,是一个急需解决的问题。本文介绍了长输管道泄漏检测技术的现状 ,指出以软件为基础的实时瞬变模型法和统计决策方法以及光纤传感器泄漏检测方法有着良好的发展前景。; 陈春刚王毅杨振坤; 关键词：长输油气管道

地球系统模式新型高分辨率网格系统研制与应用: 2017年; 气候模式是全球变化研究的基本工具之一,网格系统是模式空间离散化的平台,其直接决定着模式的空间解析度,并与模式框架的数值算法紧密互动、影响其精度和计算效率。随着对分辨率和模拟精度需求的不断提升,传统的大气和海洋模式网格分别面临着提高稳定性、计算精度以及计算时效性等诸多挑战。基于国内外现状和前沿,针对下一代地球系统模式和气候系统模式的发展需求,设定了研制具有自主知识产权的新型网格系统的研究目标。针对大气模式高分辨率准均匀网格、嵌套网格和相关数值算法的设计,以解决传统经纬度网格的计算效率和稳定性问题为主要目标,通过高精度算法降低准均匀网格及加密网格的印记误差。针对海洋环流模式设计新型正交网格,利用共形映射构造理论这一数学领域的最新进展,缓解传统网格中计算负载不均衡、海洋陆缘区域分辨率受限等问题。进一步针对关键海气耦合区域开展大气海洋网格协同设计,并开展高分辨率下的高效并行化、支持动态负载均衡和网格加密等功能。开展新型网格在我国自主研发模式和国际典型主流模式中的模式集成和评估。通过算法开源和支撑性数据集的开放使用,以及典型分辨率下的样例网格,为高分辨率模式的构建提供有效支撑。; 徐世明陈春刚安恒斌李兴良李艺苑Wright J S夏坤王諝普业; 关键词：共形映射动态负载均衡

利用假设检验理论进行管道泄漏检测被引量：12: 2004年; 受检测系统误差影响 ,利用动态质量平衡进行管道泄漏检测灵敏度较低。通过对一种假设检验方法———序贯概率比检测的性能进行分析 ,考虑描述其性能的 2个参数———操作线和平均样本数函数 ,提出了将序贯概率比检测应用于管道泄漏判断的方法。实际应用表明 ,该方法克服了序贯概率比检测的原有缺点 ,用其进行管道泄漏检测提高了检测灵敏度和报警速度。; 陈春刚王毅杨振坤

基于负压波结构模式识别方法的供水管网检漏与定位技术的研究被引量：16: 2003年; 根据供水管网的各种工作状态,对管道压力波特征进行分析,采用上下文无关文法描述波形结构模式,构成管网各种状态波形模式库.利用模式识别的人工智能方法自动分析论断供水管网的工作状态,改进供水管网的泄漏检测与定位方法.; 袁荣华王毅陈春刚; 关键词：供水管网负压波模式识别

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陈春刚

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