半隐式半拉格朗日动力框架的动能谱分析 被引量：28

1

作者 郑永骏 金之雁 陈德辉 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第2期143-157,共15页

大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系。数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和... 大量的观测事实表明自由大气动能谱与波数之间满足如下关系:在大尺度区域满足E∝k-3关系,过渡到中尺度区域表现为E∝k-5/3关系。数值模式动能谱是测量模式动力框架的耗散的直接度量,而耗散对模式的性能有着重要影响,因此动能谱是研究和评估模式动力框架的非常规的有效方法。文中使用基于半隐式半拉格朗日动力框架的全球/区域一体化模式GRAPES进行数值模拟试验,然后计算GRAPES模式的动能谱并与实际观测得到的大气动能谱比较,得到GRAPES模式能够很好地复制出实际大气动能谱的分布特征,包括从大尺度区域的E∝k-3关系向中尺度的E∝k-5/3关系的过渡特征。并且发现GRAPES模式存在最大有效时间步长,当时间步长小于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而逐渐衰减;当时间步长大于最大有效时间步长时,模式动能谱随时间步长增大而虚假增长。同时通过与实际大气动能谱比较,发现模式动能谱在5Δx波长附近开始明显衰减,因此将5Δx波长定义为GRAPES模式的最高有效分辨尺度;当空间分辨率提高与时间步长等相协调时,中小尺度模式动能谱向中小尺度延伸而更接近实际大气动能谱;当空间分辨率提高与时间步长等不相协调时,中小尺度模式动能谱存在较大误差,相应的大尺度模式动能谱亦存在较大误差。此外,时间步长对模式spinup过程有着重要的影响,较小时间步长时,spinup过程能够很好发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式能够在spinup时间内生成和发展出合理的中小尺度系统;而较大时间步长时,spinup过程很难发展出合理的动能谱结构,在物理空间上表现为模式未能在spinup时间内生成和发展出合理的中小尺度系统。最后,GRAPES模式动能谱与WRF模式动能谱具有一致性,GRAPES全球中期模式能够完美地模拟出大尺度的E∝k-3动能谱特征。综上所述,本文通过研究GRAPES模式动力框架的动能谱得到了一些有意义的结果,为进一步研究、完善、优化和应用模式提供了科学的指导,可见动能谱是评估模式动力框架的有效方法。 展开更多

关键词 动能谱 GRAPES模式 半拉格朗日动力框架 最高有效分辨尺度 最大有效时间步长 中小尺度 SPIN up

在线阅读 下载PDF 职称材料

守恒型有理函数插值半拉格朗日平流方案及性能分析 被引量：2

2

作者 李江浩 彭新东 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期709-718,共10页

通过多种理想试验对正定、保形守恒型有理函数插值半拉格朗日平流方案分别在平面直角坐标以及阴阳网格球面坐标中进行了计算性能分析,并采用多种误差模对守恒型有理函数插值半拉格朗日平流方案的网格收敛性进行评估。结果表明,采用分段... 通过多种理想试验对正定、保形守恒型有理函数插值半拉格朗日平流方案分别在平面直角坐标以及阴阳网格球面坐标中进行了计算性能分析,并采用多种误差模对守恒型有理函数插值半拉格朗日平流方案的网格收敛性进行评估。结果表明,采用分段有理函数插值的守恒型半拉格朗日平流方案可以有效消除不连续分布处的数值振荡、保证正定性,物理场平滑分布时维持1-2阶收敛速度;而在不连续点或大梯度区域以及应用分维技术的多维算法都会通过有理函数的降阶特性,影响平流计算的收敛阶数,并且,在球面坐标中受球面曲率的影响,守恒型有理函数插值半拉格朗日平流算法的网格收敛速度有所降低。 展开更多

关键词 半拉格朗日算法 守恒型有理函数插值半拉格朗日平流 收敛速度 正定性

在线阅读 下载PDF 职称材料

半隐式半拉格朗日平方守恒计算格式的构造 被引量：12

3

作者 陈嘉滨 季仲贞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第4期527-535,共9页

在显式半拉格朗日完全平方守恒格式基础上 ,构造出半隐式半拉格朗日完全平方守恒计算格式 ,它继承了显式半拉格朗日完全平方守恒格式的优点 ,并突破计算不稳定柯朗条件对时间步长的约束 ,使时间步长大为增长。此外 。

关键词 半隐式半拉格朗日格式 平方守恒 数值积分 误差 天气预报

在线阅读 下载PDF 职称材料

求解无容量设施选址问题的半拉格朗日松弛新方法 被引量：6

4

作者 张惠珍 魏欣 马良 《运筹学学报》 CSCD 北大核心 2015年第4期37-47,共11页

无容量设施选址问题(un-capacitated facility location,UFL)是应用于诸多领域的经典组合优化难题,半拉格朗日松弛方法是求解UFL问题的一种精确方法.分析了半拉格朗日松弛方法在求解UFL问题时所具有的性质,在此基础上,对求解UFL问题的... 无容量设施选址问题(un-capacitated facility location,UFL)是应用于诸多领域的经典组合优化难题,半拉格朗日松弛方法是求解UFL问题的一种精确方法.分析了半拉格朗日松弛方法在求解UFL问题时所具有的性质,在此基础上,对求解UFL问题的半拉格朗日松弛方法进行了一定的理论完善,并探讨了提高半拉格朗日松弛方法求解性能的有效途径.数值计算结果表明:改进方法具有明显的可行性和有效性. 展开更多

关键词 无容量设施选址 拉格朗日松弛 半拉格朗日松弛 原始.对偶最优解

在线阅读 下载PDF 职称材料

半拉格朗日平方守恒计算格式的研究 被引量：11

5

作者 陈嘉滨 季仲贞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2001年第6期837-846,共10页

作者研究了一种新的显式平方守恒的半拉格朗日计算格式。该格式是欧拉空间平方守恒格式在半拉格朗日空间的推广和发展，并采用了守恒插值方法。此外。

关键词 半拉格朗日计算格式 完全能量守恒 守恒插值方法 数值天气预报

在线阅读 下载PDF 职称材料

关于半拉格朗日半隐式大气模式的时步问题 被引量：2

6

作者 胡志晋 史月琴 《大气科学》 CSCD 北大核心 2006年第1期1-10,共10页

讨论半拉格朗日半隐式大气模式中时步的限制,展示时步过大时用一般的首尾两点平均方案计算非线性源汇项的严重误差,提出精确的源汇项计算格式并作了特例计算和比较,讨论了被模拟的大气过程和波动的特征对时步的要求,指出柯朗数NC=C.Δt/... 讨论半拉格朗日半隐式大气模式中时步的限制,展示时步过大时用一般的首尾两点平均方案计算非线性源汇项的严重误差,提出精确的源汇项计算格式并作了特例计算和比较,讨论了被模拟的大气过程和波动的特征对时步的要求,指出柯朗数NC=C.Δt/ΔX是大气模式时空步长匹配的重要参数。指出云降水和大气化学过程特征时间对相应的正定变量的计算时步的限制。 展开更多

关键词 半拉格朗日半隐式格式 非线性源汇项 时步

在线阅读 下载PDF 职称材料

半拉格朗日、半隐式欧拉方程组大气数值模式研究 被引量：3

7

作者 陈泽宇 胡隐樵 +1 位作者 言穆弘 高由禧 《大气科学》 CSCD 北大核心 2000年第6期804-820,共17页

介绍了一个具有较高时间积分效率的三维弹性大气数值模式。其中，控制方程为能够描述大气非静力及可压缩性的欧拉方程组，时间积分采用了高效率的“半拉格朗日、半隐式”方案。通过引用一个简化的“云物理过程”参数化方案，针对大气中... 介绍了一个具有较高时间积分效率的三维弹性大气数值模式。其中，控制方程为能够描述大气非静力及可压缩性的欧拉方程组，时间积分采用了高效率的“半拉格朗日、半隐式”方案。通过引用一个简化的“云物理过程”参数化方案，针对大气中深厚湿对流过程的若干问题进行了数值试验，结果表明，模式能够对该过程中的一些基本和复杂现象进行有效地模拟。试验结果还表明，动力学框架具有很好的稳定性，能够实现高效率的时间积分，它还具有较好的频散特性，保证了空间计算的精度，从而完好地描述了风暴的形态。 展开更多

关键词 半拉格朗日 半隐式 欧拉方程组 大气 数值模式

在线阅读 下载PDF 职称材料

完全非内插半拉格朗日格式在一维Burgers方程及二维浅水波方程上的应用 被引量：4

8

作者 王军 陈嘉滨 《大气科学》 CSCD 北大核心 2000年第4期493-508,共16页

在作者过去提出的完全非内插半拉格朗日格式的基础上 ,针对半拉格朗日格式由于内插带来预报场人为的光滑性问题 ,进一步发展了这种计算格式 ,证明了此格式的计算稳定性。为检验这种新的计算格式的性能 ,在一维和二维问题上进行了应用。... 在作者过去提出的完全非内插半拉格朗日格式的基础上 ,针对半拉格朗日格式由于内插带来预报场人为的光滑性问题 ,进一步发展了这种计算格式 ,证明了此格式的计算稳定性。为检验这种新的计算格式的性能 ,在一维和二维问题上进行了应用。在一维问题中采用了一维无粘Burgers方程 (方程中有突变点 ) ;二维问题采用了浅水波方程 ,同时将这些计算结果与Ritchie方案及欧拉方案或一般半拉格朗日内插方案的计算结果进行了比较 ,发现新格式消除了内插和预报场的人为光滑 ,并且计算精度有一定程度的提高 ,这为以后将此格式推广到全球谱模式打下了基础。 展开更多

关键词 半拉格朗日计算格式 天气预报 BURGERS方程

在线阅读 下载PDF 职称材料

浅水波模式半拉格朗日方法的并行研究 被引量：1

9

作者 田华 卞建春 颜宏 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2004年第4期417-426,共10页

该文研究的问题是分布式并行计算机消息传递方式下半拉格朗日并行算法 ,重点研究二维浅水波并行模式中有关子区域过渡带 (HALO)的问题和有关求解赫姆霍兹方程的并行算法。进行了一系列的对比试验 ,研究在不同分辨率下模式的并行效率的... 该文研究的问题是分布式并行计算机消息传递方式下半拉格朗日并行算法 ,重点研究二维浅水波并行模式中有关子区域过渡带 (HALO)的问题和有关求解赫姆霍兹方程的并行算法。进行了一系列的对比试验 ,研究在不同分辨率下模式的并行效率的问题。结果表明 :采用分区域并行计算的方法 ,可得到较好的并行效率。模式中使用半拉格朗日方法处理平流项是有利的 ,在分辨率高时 。 展开更多

关键词 半拉格朗日方法 数值天气预报 区域分解法 并行效率 HALO 奇偶法

在线阅读 下载PDF 职称材料

半拉格朗日模式风的半解析解及与差分解的比较试验 被引量：1

10

作者 郝世峰 杨诗芳 楼茂园 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期2190-2196,共7页

质点的轨迹计算是半拉格朗日模式的重要基础,传统的数值计算方法由于采用时间差分代替微分,只能得到质点运动轨迹终点的速度,因此质点的移动轨迹(位移)只能靠风速外推的方法计算,导致了模式计算不稳定等问题.借鉴精细积分法中使用半解... 质点的轨迹计算是半拉格朗日模式的重要基础,传统的数值计算方法由于采用时间差分代替微分,只能得到质点运动轨迹终点的速度,因此质点的移动轨迹(位移)只能靠风速外推的方法计算,导致了模式计算不稳定等问题.借鉴精细积分法中使用半解析解的思路,利用正压原始方程研究了用运动方程的半解析解构建数值模式的可能性.求解了运动方程的一阶和二阶微分方程组的半解析解,通过时间积分半解析解计算质点运动轨迹.数值试验表明,一阶微分方程组的半解析解比差分解略有优势.二阶微分方程组的半解析解在时间步长增大时优势非常明显,而且在保证计算精度的前提下,节省计算时间,这对提高模式性能有重要作用. 展开更多

关键词 半解析解 半拉格朗日 运动方程 精细积分法

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于SPH方法和半拉格朗日方法的沸腾现象模拟

11

作者 龚旭 朱晓临 范承凯 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第10期1435-1440,共6页

水沸腾现象存在以下问题:只关注气泡和水的相互作用,忽略蒸汽的模拟;仅考虑气泡的运动和水之间的互动,忽略水温变化产生的水体本身的循环运动。针对上述2个问题,文章给出了一种网格法和粒子法相结合的模型,用多相流的SPH方法模拟水和气... 水沸腾现象存在以下问题:只关注气泡和水的相互作用,忽略蒸汽的模拟;仅考虑气泡的运动和水之间的互动,忽略水温变化产生的水体本身的循环运动。针对上述2个问题,文章给出了一种网格法和粒子法相结合的模型,用多相流的SPH方法模拟水和气泡,用半拉格朗日方法模拟蒸汽,同时使用实时数据传输的方式实现了气泡、水和蒸汽的同步模拟。相比目前方法仅考虑水和气泡的相互作用,该文模型加入了水由于热传导产生的作用力,展示了由于水温变化造成的水自身的运动,使模拟结果更加贴近实际。 展开更多

关键词 多相流SPH方法 半拉格朗日方法 气泡 水蒸气 水温

在线阅读 下载PDF 职称材料

GRAPES区域模式水汽平流方案的比较与改进 被引量：24

12

作者 陈子通 万齐林 +4 位作者 沈学顺 黄燕燕 张艳霞 张诚忠 丁伟钰 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期1-6,共6页

与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会... 与欧拉显式时间差分方法相比,GRAPES区域模式采用半隐半拉格朗日时间差分方案可增加时间步长且不影响稳定性,而且模式积分可有较高的计算效率和准确性。半拉格朗日法需要用到内插算法来预测下一时刻的值,对于水汽场的内插值来说,常常会造成预报值的过饱和或者是负值,需要进行特殊处理。比较GRAPES模式的准单调半拉格朗日方案(QMSL)和高精度正定保形方案(PRM),分析模式的降水预报、形势预报,同时初步总结了两方案的优缺点。在参考LCSL(Linear Constraint Semi-Lagarangain)方案的基础上,改进QMSL方案,通过连续试验运行,表明新方案基本稳定可靠,对于降水预报、形势预报有一定的改进,在台风预报试验中也有良好的表现。 展开更多

关键词 区域模式 水汽平流 半隐半拉格朗日

在线阅读 下载PDF 职称材料

PRM标量平流方案在GRAPES全球预报系统中的应用 被引量：12

13

作者 苏勇 沈学顺 +4 位作者 彭新东 李兴良 伍湘君 张爽 陈贤 《大气科学》 CSCD 北大核心 2013年第6期1309-1325,共17页

如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdictio... 如何更好地模拟水物质的分布,对于数值天气预报效果的改进,特别是对于更好地模拟降水过程,具有重要的意义。半拉格朗日模式中的标量平流计算要求做到高精度、守恒、正定和保形,但GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)中采用的QMSL(Quasi-Monotone Semi-Lagrangian)平流方案在水汽的强梯度、不连续区域计算精度较低,且不能做到严格守恒。本研究借鉴计算流体力学领域的研究进展,将一个基于分段有理函数的物质平流方案PRM(Piecewise Rational Method)引入GRAPES_GFS中,按照通量形式求解水汽方程,并对极区进行了混合等技术处理。通过一系列理想试验对两种平流方案进行了对比,证明了PRM方案精度较高,特别是在水汽梯度大的区域优势明显,频散、耗散误差较小,守恒、保形性也要好于QMSL方案。通过对GRAPES_GFS中批量预报试验效果的检验,验证了PRM方案可以有效地改进模式对水物质分布的模拟,提高了降水的预报效果,对模式综合预报性能的提升也有明显作用。 展开更多

关键词 PRM方案 标量平流 GRAPES全球预报系统 半拉格朗日 质量守恒

在线阅读 下载PDF 职称材料

GRAPES_GFS中三维参考大气的研究:理论设计和理想试验 被引量：23

14

作者 苏勇 沈学顺 +1 位作者 陈子通 张红亮 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第2期241-254,共14页

参考大气的选取对于半隐式半拉格朗日(Semi-Implicit Semi-Lagrangian,简称SISL)模式动力框架的计算精度至关重要。中国气象局数值预报中心自主研发的GRAPES_GFS(Global Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast S... 参考大气的选取对于半隐式半拉格朗日(Semi-Implicit Semi-Lagrangian,简称SISL)模式动力框架的计算精度至关重要。中国气象局数值预报中心自主研发的GRAPES_GFS(Global Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)采用基于等温大气构造的一维参考大气,该方法求解简单、易于实现,但无量纲气压和位势温度扰动量的数量级较大,降低空间计算精度的同时,由于非线性项较大,使得时间计算精度较低。借鉴近年来世界上各主要业务中心的数值模式框架搭建方法,拟在GRAPES_GFS的动力框架中引入不随时间变化且满足静力平衡的三维参考大气,使得积分过程中参考大气可以尽量地靠近模式大气,提高空间计算精度的同时,减小非线性项的数量级,进而提高时间积分的计算精度。本研究重新推导了引入三维参考大气之后模式动力学方程组的求解过程,通过若干个理想试验验证了理论方法以及代码实现的正确性,说明新的三维参考大气可以有效地提高模式动力框架的计算精度。 展开更多

关键词 GRAPES_GFS 参考大气 预估-修正 半隐式半拉格朗日 线性化

在线阅读 下载PDF 职称材料

GRAPES模式中高精度正定保形物质平流方案的研究Ⅰ:理论方案设计与理想试验 被引量：21

15

作者 沈学顺 王明欢 肖锋 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期1-15,共15页

平流计算的精度对数值模式的结果有着重要影响。如何在半拉格朗日模式中发展高阶精度的标量平流计算方案是提高半拉格朗日数值模式精度的重要问题。文中采用计算流体力学中一个新的高精度正定保形的物质平流方案,通过映射单元格方法将... 平流计算的精度对数值模式的结果有着重要影响。如何在半拉格朗日模式中发展高阶精度的标量平流计算方案是提高半拉格朗日数值模式精度的重要问题。文中采用计算流体力学中一个新的高精度正定保形的物质平流方案,通过映射单元格方法将其与半拉格朗日模式结合起来,既保留了半拉格朗日时间积分方案中积分时间步长大、计算效率高的特点,又发挥新方案高精度正定保形的平流计算优势。该新的标量平流方案是基于分段有理函数的高阶Godunov方案的变形,称之为Piecewise Rational Method(PRM)。此方案简单、实用,易于编程,可保持平流物理量的守恒。通过一维、二维理想试验,并与PPM(Piecewise Parabolic Method)和采用三次插值的半拉格朗日方案试验结果对比分析,表明物质平流方案对于空间变化幅度大的物理量具有较高的平流计算能力。与三次拉格朗日插值相比,物质平流方案的耗散性更小。与PPM方案相比,两者有不少相似之处,平流效果也几乎相当,但物质平流方案中采用的有理函数的保凸特性,且不需要界面值调整,在实现上相对简单。另外,通过将物质平流方案应用到GRAPES模式中的球面坐标系下的理想试验,进一步确认了物质平流方案的优点及在GRAPES模式中的可行性。 展开更多

关键词 平流 半拉格朗日 高精度 正定保形

在线阅读 下载PDF 职称材料

改进的光流法在回波外推预报中的应用 被引量：26

16

作者 张蕾 魏鸣 +1 位作者 李南 周生辉 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第32期133-137,148,共6页

为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的... 为了充分利用雷达资料进行强对流天气的临近预报,通过改进的光流法反演风场并对雷达组合反射率因子进行0~1 h的外推预报。为了提高传统光流法外推预报的准确性,采用金字塔分层技术,减小由于回波移速较快造成的反演误差,提高反演风场的计算精度和运算效率;并且采用半拉格朗日外推方案改进外推,保持回波的旋转性,提高回波预报效果。试验及评分结果表明,改进后的光流法改善了强对流天气的预报效果。 展开更多

关键词 临近预报 光流法 金字塔分层技术 半拉格朗日外推方案 强对流天气

在线阅读 下载PDF 职称材料

GRAPES模式中高精度正定保形物质平流方案的研究Ⅱ:连续实际预报试验 被引量：9

17

作者 王明欢 沈学顺 肖锋 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第1期16-25,共10页

针对半隐式半拉格朗日数值预报模式GRAPES,研究发展了与之相适合的高精度正定保形的物质平流方案——分段有理函数法(PRM,Piecewise Rational Method)。文中在进行理想试验验证该方案简单、实用、易于编程对于空间变化幅度大的物理量具... 针对半隐式半拉格朗日数值预报模式GRAPES,研究发展了与之相适合的高精度正定保形的物质平流方案——分段有理函数法(PRM,Piecewise Rational Method)。文中在进行理想试验验证该方案简单、实用、易于编程对于空间变化幅度大的物理量具有较高的平流计算能力且在GRAPES模式中具有可行性的基础上,对2005年7月连续1个月的24小时降水进行实际预报试验。通过细致的个例分析、月平均比较以及TS评分计算,PRM方案实际预报结果与GRAPES模式中原来采用的水物质平流方案预报的主要雨带的分布、走向相一致,但对大雨以上量级的降水预报具有明显优势,对网格尺度的降水的影响比较敏感,进一步验证了高精度正定保形方案对实际降水预报的改进效果,表明该方案对于改进GRAPES模式大到暴雨预报能力具有较大的潜力。PRM平流方案较GRAPES原来采用的准单调正定保形的平流方案能够更加合理地计算水物质场的输送,尤其是能够很好地反映出梅雨季东亚大气下层水汽水平梯度大以及沿梅雨锋水汽的小尺度变率较大的特点描写。 展开更多

关键词 平流 半拉格朗日 高精度 正定保形 PRM 降水预报 暴雨

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于物理模型的水波动画 被引量：4

18

作者 秦培煜 陈传波 +2 位作者 解洪涛 夏晖 吕泽华 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2007年第10期238-240,共3页

近年来,自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。关于山、水、云、烟、火焰等自然景物的模拟,在计算机游戏、影视、广告等各种领域中有着广泛的用途。作为自然景物模拟的重要内容,对流水、波浪的模拟正日益引起人们... 近年来,自然景物的模拟一直是计算机图形学中最具挑战性的问题之一。关于山、水、云、烟、火焰等自然景物的模拟,在计算机游戏、影视、广告等各种领域中有着广泛的用途。作为自然景物模拟的重要内容,对流水、波浪的模拟正日益引起人们的关注。本文基于二维浅水波方程模型,给出了一种实现水波动画的数值模拟方法。和以往的方法不同的是,本文既没有去特意构造具体的波形函数,也没有去求解复杂的Navier-Stokes方程,而是基于二维浅水波方程模型,采用隐式半拉格朗日积分方法进行求解,在保证稳定性的同时,可以允许大时间步长。实践证明,用该算法模拟水波,效果比较真实,而且在普通的PC平台上即可满足一般动画的实时需求。 展开更多

关键词 水波动画 浅水波方程 半拉格朗日方法 隐式积分

在线阅读 下载PDF 职称材料

质量守恒的订正算法在GRAPES_GFS中的应用 被引量：6

19

作者 苏勇 沈学顺 张倩 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第6期666-675,共10页

如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES... 如何在长时间积分的过程中保证模式大气的质量守恒是数值模式动力框架面临的基本问题之一,对于半拉格朗日动力框架来说,在理论上要满足质量守恒面临着诸多的困难,质量订正方案不失为一种简单可行的选择。中国气象局数值预报中心的GRAPES_GFS(Global-Regional Assimilation and PrEdiction System,Global Forecast System)在长时间积分过程中质量损失问题较为明显,该研究工作借鉴C^CAM(Climate-CommunityAtmosphere Model)中对地面气压进行订正控制模式质量守恒的思路,在GRAPES_GFS中开发了一种对每个网格内的质量按照不同权重系数进行调整、控制模式大气总质量守恒的算法。经过一系列的试验,验证了该方法在GRAPES_GFS中的可行性,在保证模式质量守恒的情况下可有效减小高度场的预报偏差,缓解模式预报结果中天气系统偏弱的问题,在实际业务预报中有一定应用价值。 展开更多

关键词 GRAPES_GFS 质量守恒 半拉格朗日

在线阅读 下载PDF 职称材料

重力波特征线显式数值解法试验 被引量：1

20

作者 彭新东 李婷婷 +1 位作者 常飞 尤卫红 《高原气象》 CSCD 北大核心 2010年第6期1386-1396,共11页

利用CIP(Constrained Interpolation Profile)特征线半拉格朗日解法对平面一维和二维浅水波方程的重力波和普通经纬度网格下的球面浅水波模式进行了数值求解试验,给出了CIP特征线法的数值结果和对应大时间步长积分的对比。结果显示,一维... 利用CIP(Constrained Interpolation Profile)特征线半拉格朗日解法对平面一维和二维浅水波方程的重力波和普通经纬度网格下的球面浅水波模式进行了数值求解试验,给出了CIP特征线法的数值结果和对应大时间步长积分的对比。结果显示,一维CIP特征线法对重力波的位相、振幅和传播有很好的描述,对于不同时间步长都显示出计算稳定的特性。空间分离的二维特征线法是多维问题计算中简单有效的方法,在平面和球面二维问题的数值结果中都得到了CIP特征线法稳定的计算和良好的波动传播结果,在浅水波方程中可以克服半隐式算法在高分辨率时的大量运算,并有望成为处理重力波的替代算法。 展开更多

关键词 重力波 特征线法 时间分离积分 CIP法 半拉格朗日计算

在线阅读 下载PDF 职称材料