Motivation Effect Of Subsurface Radial Differential Rotation On Flux-transport Solar Dynamo
地球表层物质非均匀分布对地球动力学扁率的贡献

2 基于内部场理论计算地球 内部几何扁率
流体静平衡态下稳定旋转的分层地球模型有一个很好的性质:等密度面、等重力势面及 等压力面均相互重合。 对于缓慢旋转的地球, 其形状略不同于球形, 地球从地心到地表的每一 点都可以归算到一个相应的等体积球上。 令 r为旋转对称地球上一点到地球质心的距离, 8 为过该点等体积球的半径,可得:
面,结果与 D n (99 的结果相吻合。该文还推导了三阶扁率精度下 日 的计算式,并计算出 e i 18) s P E 地球模型的 日 理论值为 H R M= 138 R M PE /0 . 5,这与其他人的结果一样,与观测值之间存
在 1 的差别 。为了研究这个差别 的来源 ,该文将 P M 模型 中均 一的上地壳层与海洋层替换为 % RE EC CO 、 GTOP 0和 ET O3 OPO5等真实 的地球表层数据 ,结果表 明替换后得到的 日 更加偏离 观测值。此结果说明来 自于地幔及更深处质量异常 引起的正面影响可能要比先前预期的高,并为地 壳均衡理论提供了间接 的证据 。 关 键 词 :天文地球动力学;动力学扁率 ;内部场理论 ;地壳均衡
基金 项目 国 : 家自 学基金资 然科 助项目(0705 163 3) 上海市科 1732, 0300 ; 委资助项目(6 Z 2 0, 6 R 46 ) 0D 2 11 0Z 115
4期
刘
宇,等:地球表 层物质非均 匀分 布对 地球动力学扁率的贡献
31 6
这里 A, B和 C是地球的 3 个主轴惯量: B= z +x ) 2 2 .
文献标识码: A
中图分类号:P5 2 4
引
言
全球动力学扁率 ( 是研究地球旋转的 1 H) 个重要物理量。 日月岁差、主章动 ( .年项) 16 8
科氏力效应

科氏力效应摘要:1.科氏力的定义与概念2.科氏力的计算公式3.科氏力的应用实例4.科氏力的现实意义与影响正文:科氏力,又称科里奥利力,是一种描述物体在旋转参考系中受到的惯性力的力。
科氏力效应是由地球自转产生的,对于生活在地球上的我们来说,科氏力在日常生产和生活中无处不在,具有广泛的应用。
首先,我们来了解科氏力的定义与概念。
科氏力是物体在非惯性参考系下受到的一种虚拟力,它的方向始终与物体的速度和参考系的旋转方向垂直。
在惯性参考系中,物体不受科氏力作用,而在非惯性参考系中,物体则受到科氏力的影响。
接下来,我们来看科氏力的计算公式。
科氏力的计算公式为:F = -2mωcos(θ),其中F 表示科氏力,m 表示物体的质量,ω表示参考系的角速度,θ表示物体速度方向与参考系旋转轴之间的夹角。
根据这个公式,我们可以计算出物体在非惯性参考系中所受的科氏力。
在实际应用中,科氏力效应被广泛应用于气象学、地球物理学、航空航天等领域。
例如,在气象学中,科氏力效应对大气环流产生影响,导致气旋和反气旋的形成;在地球物理学中,科氏力效应对地球的自转和板块运动产生影响;在航空航天领域,科氏力效应对火箭的轨道设计和飞行控制产生重要作用。
科氏力效应不仅对科学研究具有重要意义,而且对我们的日常生活也有很大的影响。
例如,在北半球,气旋是向右旋转的,而南半球则是向左旋转。
这种现象就是由于科氏力效应导致的。
此外,科氏力效应还对飞行器的飞行轨迹和运动稳定性产生影响,因此在飞行控制和导航系统中,必须考虑科氏力效应的影响。
总之,科氏力效应是一种描述物体在旋转参考系中受到的惯性力的力,它对地球的自转、大气环流、飞行器控制等方面产生重要影响。
塔影效应下风轮仰角对风力机气动特性的影响

收稿日期:2023-06-20。
基金项目:(JY20230096);(52066013)。
通信作者:(1975-),,,,。
E-mail:************.cn塔影效应下风轮仰角对风力机气动特性的影响路瑶1,于鹏2,张立茹1,3,高伟1,闫蓉1,牛大川1(1.,010080;2.,110006;3.,010080)摘要:,,,、,。
:,,;,,。
,,;,。
,,;3°,6°。
关键词:;;;中图分类号:TK81文献标志码:A 文章编号:1671-5292(2024)03-0340-080引言、,、。
、,[1]。
,,,。
,,[2]。
[3],,,。
,,[4]。
,,,,9°,[5]。
,,,。
,,。
[6]。
,,,[7]。
,,[8];,3,[9]。
,。
S ,,,,。
1几何模型及网格划分1.1几何模型及计算域、、S 可再生能源Renewable Energy Resources第42卷第3期2024年3月Vol.42No.3Mar.2024,[10]1。
,2D ,2D ,5D 。
,,1D , 1.5D ,3D 。
1.2网格划分,1。
,。
,,0.5,。
1.3网格无关性验证2。
2,,,300,。
,、,300。
2湍流模型选取及网格可靠性验证2.1湍流模型SST k-ω。
SST k-ω,k-e k-ω,k-e ,k-ω[11]。
ə(ρk )ət +ə(ρu i k )əx i =əəx j Γk əkəx j()+G k -Y k (1)ə(ρω)ət +ə(ρu i ω)əx i =əəx j Γωəωəx j()+G ω-Y ω+D ω(2):G k ;G ω;Γk ,Γωk ω;Y k ,Y ωk ω,Y k =ρm k 32l k -ω,l k -ω=k12βk ω。
PISO [12]。
,,。
,,、、。
2.2计算可靠性验证,(λ)(C p )[13],3。
3,λ,C p ,λ 5.5,表1风力机设计参数图1计算域网格与部分截面网格Fig.1Compute grid domains and partial sectional grids1D3D2D5Dzxy图2网格无关性验证曲线Fig.2Grid independence verification curve200250300350400/4.54.44.34.24.1图3计算值与实验值对比Fig.3Compare the calculated value withthe experimental value4.55.05.56.06.5λ0.550.500.450.400.350.300.250.200.15151********路瑶袁等塔影效应下风轮仰角对风力机气动特性的影响。
射频负偏压等离子体鞘层流体动力学模拟_吕少波(1)

为使得模型自洽, 还需建立表示瞬时鞘层厚 度 d s( t ) 与瞬时极板电势 V e( t ) 之间关系的电流 平衡方程 Edelberg 和 Aydil
[ 7]
引入一个等效电路模型
模型中, 鞘层被看成是由二极管、 电容和电流源组 成的并联电路 假定施加在基板上的射频电源的电 流呈正弦变化, 则可得到如下电流平衡方程: eu i( 0, t ) n i( 0, t ) A C s( t ) eV e ( t ) eu e n 0 A exp k BT e 4 ( 5)
Abstract: A self consist ent f luid model w as developed describing t he spatiotemporal charact erist ics of parameters in the radio - frequency plasma sheat h under DC bias w it hout molecule collision, considering t he effect of DC negat ive bias of electrode on ion mot ion. In the model, t he thickness of t he sheath was regarded as a funct ion of t ime, and the relat ionship betw een t he instant aneous sheat h thickness and potent ial drop of sheat h w as established by an equivalent circuit model. Sim ulat ion result s showed that the electrode presents a cyclically non - sinusoidal potent ial. T he variat ion cy cles of bot h sheath t hickness and potent ial of elect rode are t he same in opposit e trends, and t hey lag slight ly behind radio - frequency cycle. Key words: radio - f requency plasma; DC bias; collisionless; sheat h; f luid model 射频等离子增强化学气相沉积( RF PECVD) 技术是利用射频电源使反应气体产生辉光放电, 激发形成等离子体在衬底表面沉积薄膜 等离子 体边界附近存在着非电中性的鞘层, 其物理特性 对薄膜的沉积速率、 薄膜的结构、 质量和性能起决 [ 1- 4] 定性的作用 系统研究等离子体鞘层物理特 性对认识薄膜沉积机理 , 改进沉积工艺具有重要 的意义 基于 RF500 型 DL C 镀膜机, 采 用流体动力 学方法建立了一种自洽的无碰撞射频等离子体鞘 层动力学模型 采用数值离散方法对方程组进行 求解 , 模拟等离子体物理特性
转子转动效应

转子转动效应
转子(rotor)的旋转在不同领域中产生了许多重要的效应。
以下是涉及到转子旋转的一些主要效应:
1. 离心力效应:
•转子旋转时,离心力效应使得质点离开转轴越远,离心力就越大。
这是由于物体在旋转过程中会经历离心加速度,导致沿半径方向产生的离心力。
2. 科里奥利效应:
•当转子在非惯性参考系中旋转时,会出现科里奥利效应。
这个效应导致在旋转系统中的物体受到一个与其速度和旋转轴方向有关的力。
3. 陀螺效应:
•当转子旋转时,它具有稳定性和保持旋转轴方向的趋势。
这一性质称为陀螺效应,常常用于陀螺仪等设备。
4. 旋转气流效应:
•在风力发电机等系统中,转子的旋转会引起空气流动的变化,产生旋转气流效应。
这种效应会影响风力发电机的性能和效率。
5. 角动量守恒:
•根据角动量守恒定律,转子旋转时角动量保持不变。
当转子的转速发生变化时,可以观察到与之相关的角动量效应。
6. 涡流效应:
•在电机和发电机等电动机中,转子旋转时会产生涡流效应。
涡流效应对电机的性能和效率有一定的影响,因此在电机设计中需要考虑。
7. 旋转惯性效应:
•转子旋转会增加系统的旋转惯性,影响整个系统对外界扰动的响应。
这在飞行器、航天器等系统设计中是一个重要考虑因素。
这些效应在不同的领域和应用中起着重要的作用,从飞行器的稳定性到电动机的性能都离不开对转子旋转效应的深入理解和控制。
双锥对撞点火方案中的流体动力学过程

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THANKS
了解工作流体的物理性质,如密度、粘度 等,以更好地预测和优化流体动力学性能 。
利用CFD(Computational Fluid Dynamics)等数值模拟工具,对双锥对 撞点火过程进行模拟和分析,以优化其流 体动力学性能。
提高双锥对撞点火过程中的热力学性能的优化建议
优化燃烧过程
通过优化燃料混合和点火条件,实现燃料的 充分燃烧,提高热力学效率。
研究双锥对撞点火方案中的多物理场耦合问题, 包括流场、热力学场、电磁场和化学反应等,以 更准确地预测和控制点火过程。
加强实验研究,通过实验验证数值模拟结果的准 确性和可靠性,同时开展实验研究,探索双锥对 撞点火方案中的新现象和规律。
加强与工业界的合作,将双锥对撞点火方案应用 于实际工程领域,如航空航天、能源和环保等领 域,推动其实际应用和发展。
优化建议
基于模拟结果和分析,提出针对 双锥对撞点火过程的优化建议, 如改进双锥结构、调整点火条件 等。这些建议有助于提高双锥对 撞点火方案的效率和稳定性,为 实际应用提供指导。
05
双锥对撞点火过程中的热 力学过程
双锥对撞点火过程中的热力学模型
01
02
03
理想气体模型
该模型假设点火过程中的 气体由理想气体组成,忽 略分子间相互作用和粘性 效应。
动量守恒方程
单位时间内流体的动量变化量等于作用在流体上的外力之和。
能量守恒方程
单位时间内流体的能量增加量等于单位时间内流入流体的能量流量与 流出流体的能量流量之差加上流体所受外部作用力所作的功。
流体动力学的数值模拟方法
有限元素法(FEM)
将连续的流体域离散化为有限个元素 ,通过求解元素内的未知量来逼近真 实解。
永磁同步牵引电机高速惰行时反电势问题的研究
uncontrolled generation during coasting.After some research of uncontrolled
have been
on
the forming solve the
mechanism and operation
generation,two methods to
2
绪论
分析可得【10】:
图1-2永磁同步电机主电路结构图
Fig.1—2 Main Circuits ofPMSM
(1)惰行时如果反电势较大,且逆变器直流侧电容不能完全吸收再生能量导 致直流侧过电压,电压的值大于IGBT的耐压值U孵。r,那么IGBT有可能被烧毁【ll】; (2)如果电机反电势大于直流侧电压∽。,那么电流经逆变器的反并联二极
to
are
presented in order
demonstrate
the high back・EMF problem during
KEYWORDS:permanent
CI。ASSN0:TM921.2‘
magnet
synchronous traction motors;back-EMF;flux
weakening control;uncontrolled generation
factor
little volume,light weight,high
efficiency and power
and higll
call
reliability,ere.For the existing of
permanent
magnet material,the back EMF
北工大 材料力学 奇妙的科式惯性力
奇妙的科式惯性力摘要: 由于自转的存在,地球并非一个惯性系,而是一个转动参照系,因而地面上质点的运动会受到科里奥利力的影响。
地球科学领域中的地转偏向力就是科里奥利力在沿地球表面方向的一个分力。
地转偏向力有助于解释一些地理现象,如河道的一边往往比另一边冲刷得更厉害。
关键词: 科里奥利力 地转偏向力1、 前言地球上南北方向的河流为什么右岸冲刷的情况比左岸严重?南北向的铁轨(单向行车)为什么右侧磨损的情况比左侧严重?北半球中纬度地区吹向赤道低压区的风,为什么会由北风变为由东北向西南吹的东北信风?这些都与科式惯性力有关,并和人类的生活息息相关。
2、 理论分析模型1.水漩涡的形成当我们打开水龙头向塑料桶中注水时,当水库放水(放水口在水下)时,水槽放水时等,都会看到在水面形成漩涡。
注水时呈顺时针旋转,放水时呈逆时针旋转。
如图2-1:图中虚线是表层水的原始流动方向,实线是水的实际流动方向。
当向桶中注水时,水从注水点向四周流动,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈顺时针方向旋转。
南半球则呈逆时针方向旋转。
放水时表面水都流向下层出水点,北半球在地转偏向力的作用下右偏,漩涡呈逆时针方向旋转。
南半球则呈顺时针方向旋转。
图2-12.车辆和行人靠右行不是所有的国家或地区的车辆和行人都靠右行,但靠右行是最为合理的。
如图2-2:A图为靠左行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向道路中间,更容易与对面过来的车辆相撞,发生车祸的频率会更高。
B图为靠右行,北半球车辆在地转偏向力的作用下右偏,都偏向路边,路边是司机开车注意力的集中点,司机会不断调整方向来保证行车安全。
图2-2车辆靠右行导致人也靠右行,这样更安全些。
由于长期习惯,所以人们无论在哪里行走都喜欢右行。
3.左右鞋磨损程度不同这种现象现代人已经难看到,因为一双鞋穿的时间太短,表现不明显。
我想40岁以上的人对这个现象还记忆犹新。
如图2-3:这是由于两只鞋的受力差异而形成的。
科氏力效应
科氏力效应
摘要:
1.科氏力的定义和概念
2.科氏力的计算公式
3.科氏力的应用领域
4.科氏力的现实举例
5.科氏力的理解和意义
正文:
科氏力,又称科里奥利力,是一种惯性力,由法国数学家科里奥利在1832 年首次提出。
科氏力主要作用在旋转的物体上,其大小与物体的质量、旋转的速度以及物体到旋转轴的距离有关。
科氏力的计算公式为:F=mωr,其中F 为科氏力,m 为物体质量,ω为物体旋转的角速度,r 为物体到旋转轴的距离。
科氏力在现实生活中的应用领域广泛,例如在气象学中,科氏力是形成气旋和反气旋的主要原因;在航空航天领域,科氏力对火箭的轨迹设计和飞行控制有着重要的影响;在地球物理学中,科氏力也是地球自转和地壳板块运动的重要驱动力。
举个现实的例子,我们可以通过科氏力来解释为什么在北半球,飓风总是向右偏转,而在南半球,飓风总是向左偏转。
这是因为在地球自转的过程中,科氏力会使得气流在赤道附近向东吹,离赤道两侧则呈现向西吹的趋势。
因此,当飓风在北半球形成时,它会受到向右的科氏力,使得其路径向右偏转;
而在南半球,科氏力则会使其向左偏转。
marangoni对流的定义
马朗洛尼对流是指液体或气体表面张力梯度引起的一种流动现象。
这种表面张力梯度会导致液体或气体从表面张力较小的区域向表面张力较大的区域流动,从而形成表面波和潮汐等现象。
马朗洛尼对流在多个领域都有着重要的应用,包括化学工程、生物医学、材料科学等。
1. 马朗洛尼对流的基本原理马朗洛尼对流的基本原理可以通过考虑表面张力对流体表面的影响来理解。
当液体或气体表面张力不均匀时,会形成张力梯度。
在这种情况下,表面张力会使得液体或气体从低表面张力区域向高表面张力区域流动。
这种表面张力梯度引起的流动即为马朗洛尼对流。
2. 马朗洛尼对流的特点马朗洛尼对流具有以下几个特点:(1) 表面张力梯度驱动:马朗洛尼对流是由表面张力梯度引起的,而不是由外力驱动的。
这种流动是一种纯粹的表面效应。
(2) 表面波和潮汐等现象:马朗洛尼对流会导致液体或气体表面出现波动和潮汐等现象。
(3) 应用广泛:马朗洛尼对流在化学工程、生物医学、材料科学等领域有着重要的应用。
3. 马朗洛尼对流的应用马朗洛尼对流在多个领域都有着重要的应用:(1) 化学工程:马朗洛尼对流在化学工程中可以用于界面传质、界面反应等过程的研究和控制。
(2) 生物医学:马朗洛尼对流在生物医学领域可以用于生物膜的形成和变形等生物界面现象的研究。
(3) 材料科学:马朗洛尼对流在材料科学中可以用于表面张力和界面能的测量、材料形态的调控等方面。
(4) 其他领域:马朗洛尼对流还可以应用于液滴微流控制、表面纳米结构的制备等方面。
4. 马朗洛尼对流的研究现状和展望目前,关于马朗洛尼对流的研究主要集中在以下几个方面:(1) 马朗洛尼对流的机理研究:目前对于马朗洛尼对流的机理还有很多未解之谜,需要通过理论模拟和实验研究来揭示其内在原理。
(2) 马朗洛尼对流的应用研究:目前对于马朗洛尼对流在不同领域的应用还有待深入研究,尤其是在新材料、新能源领域的应用前景广阔。
(3) 马朗洛尼对流的技术发展:目前对于马朗洛尼对流的观测和测量技术还有待改进和创新,需要发展出更加精确、灵活的实验和观测手段。
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EffectOfSubsurfaceRadialDifferentialRotationOnFlux-transportSolarDynamos
Observationofthesubsurfaceshear
Inordertoinfertheradialgradientofangularvelocitycloseto
thesurface,Corbard&Thompson(2001)usedthesmall,but
significant,radialdependanceofthemodeswithdegreesbe-
tween
=117and=300observedbyMDIbetweenMay1996
andApril2001(Schou,1999).
Theoutwardgradientisfoundnegativewithavalueof
400nHz/
upto30,anddecreasestoasmallvalueabove
30
toreachclosetozeroatabout50(redcurve).
Athigherlatitudesthegradientmayreverseitssigninathin
layerextendingonly5Mmbeneaththevisiblesurfaceasevei-
dencedbythemostsuperficialmodeswithdegrees250
(bluecurve).
Ω
1ΩΩ0224
4
(1)
with:
1Ω0
ΩΩ1
ΩΩ1
0336
6
0512(,or)
Ω0Ω235(nonettorqueacrossthetachocline)
Thismodelincludes13parameters(inblue)whichareobtainedtofit
BBSOobservationsasintheoriginalmodelofKosovichev(1996)except
for
thewidthofthetachoclinewhich,accordingtomorerecentdetermi-
nation(seethereviewfromCorbardetal.(2001))istakenthinner
(005),
thecoefficients
whichareobtainedfromtheobservationsreported
onFig.1
thewidthsofthetransitionsbetweengradients(
&)whichare
includedinordertoavoiddiscontinuitiesinthederivatives
TheDynamomodel:
Babcock-Leightontypeflux-transportdynamo
Whythismodel?
Tofocusprimarilyonthequestionwhetherthemajortoroidal
fieldsaregeneratednearthesurfaceoratthetachocline.
ThepoloidalfieldsinBabcock-Leightonmodelsarealsogen-
eratednearthesurface,andthereforetheycanbeavailableim-
mediatelyaftertheyarebornforfurthergenerationoftoroidal
fieldsbytheactionofstrong,surfaceradialshear.
Themodel:
Results
Weextractthesolutionsfortheevolutionoftoroidaland
poloidalfieldsattherequireddepth,andplotintherespective
time-latitudediagrams.Figure3(above)showstheevolutionary
patternofdynamogeneratedmagneticfieldcomponents:
Topframe:Toroidalfieldsclosetothesurface(at0
98)
(thetoroidalfieldatthetopboundaryiszero)
Middleframe:Surfaceradialfields.
Bottomframe:Thetoroidalfieldsattheconvectionzone
base.
Thefieldstrength(68kG)generatedattheconvectionzone
baseis40timesthefield(1.7kG)generatedat098.To
makeallthetime-latitudediagramsvisible,thecontourshad-
ingshavebeenconstructedinsuchawaythatthesamedark
redshadeimplies1.7kGfieldinthetopframe,but68kGinthe
bottomframe.Lowestfieldstrengthplottedinbottomframeis
16kG.
Discussion
InFigure3A,equatorwardmigrationoftoroidalfieldsnearthe
surfaceappearsintriguingatfirstsight.
Tofindadefiniteanswerforthecauseofthisequatorwardmi-
gration,weneedtoperformfurtherstudieswhichwillhelpde-
terminetheparametervaluesforwhichtheequatorwardclas-
sicaldynamowavespeednearthesurfacewouldtakeoverthe
advectivepolewardtransportthere.
Table1.FieldStrengthsatDifferentDepths
core
Ω
Conclusion
Prospective
0
98
isnotweakbecausesurfacepoloidalfieldsare
alsonotweak.Thepolarfieldsfromthismodelare
100
200Gaussduetopolarconvergenceofmeridional
flow.Turbulentdiffusionof101112cm2s1isnotenoughto
reducethem.Oneremedytothisproblemcouldbethata
muchlargersupergranulardiffusion(101314cm2s1)very
nearthesurfacedestroysmuchofthepoloidalfluxbefore
polarconcentrationtakesplace.Infuture,weshallfurther
explorethispossibilityforcreatingasolar-likepolarfields
throughBabcock-Leightontypesource.
Aflux-transportdynamodrivenbyatachocline
-effect
producesmuchweakerpolarfields.Aforthcomingpaper
willaddressissuesregardinghowthediffusivitycontrast
acrossthecore-envelopeinterfaceaffectsthestrengthof
thefieldgeneratedinthetachoclinewithrespecttothesur-
face.
Acknowledgments
WethankJesperSchouforprovidingMDIdata.Thisworkispartiallysupportedby
NASAgrants(no.W-19752andS-10145-X).TheNationalCenterforAtmospheric
ResearchissponsoredbyNationalScienceFoundation.Thisworkispartiallysup-
portedbytheGlobalOscillationNetworkGroup(GONG)project,managedbythe
NationalSolarObservatory,whichisoperatedbyAURA,Inc.underacooperative
agreementwiththeNationalScienceFoundation.