基于水下滑翔机平台的湍流观测方法研究

海洋微结构湍流作为常见的海洋运动,对海洋中溶解质扩散、能量转移有显著作用,对海水运动及其温盐特性等有重要影响。作为低能耗、无动力的海洋观测平台,水下滑翔机具有噪声低、航时长,易回收等优点,使得长期不间断低成本观测湍流成为了可能。在本文中,从湍流观测原理的维度出发,研究分析滑翔机运动特性对湍流数据的影响;通过解析滑翔机在垂直面内运动方程,获得适合湍流观测的滑翔机运动参数;利用傅里叶变换从时域与频域分析了滑翔机的振动特性;最后通过海试,验证了基于水下滑翔机的湍流观测平台长时间不间断观测海洋湍流的能力。     

山地地形对激光雷达湍流测量精度的影响

针对平坦地形和山地地形，通过两次外场测量，研究了激光雷达在湍流测量的精度，并分析讨论了误差的可能来源。结果表明，在平坦地形下，激光雷达与测风塔在风速、湍流动能、湍流强度的相关系数分别为0.995、0.908、0.904，拟合结果分别为y=1.003x+0.241、y=1.192x+0.091、y=1.140x+0.006；在山地地形下，二者的相关系数分别为0.999、0.917、0.900，拟合结果分别为y=0.949x+0.119、y=1.606x+0.167、y=1.131x+0.031。在平坦地形下，激光雷达高估风速2.71%，高估湍流动能28.3%，高估湍流强度17%；在山地地形下，激光雷达低估风速3.91%，高估湍流动能77.3%，高估湍流强度17.85%。本文采用了IEC61400-50-3标准中建议的方法验证了激光光束的湍流测量，激光束对湍流测量精度较高，湍流强度的相关系数为0.93，拟合公式为y=1.003x-0.003。山地地形对于激光雷达风速、湍流均有影响，高估湍流动能和湍流强度，低估风速。     

应用湍流通量理论分析蒸发波导机理

蒸发波导是近海面经常出现的大气结构.从湍流运动方程出发,基于近海面海-气耦合湍流通量理论和算法分析了蒸发波导机理.对气象要素变化时,蒸发波导高度和感热、蒸发潜热和动量通量间的关系进行了分析,表明蒸发波导的形成和湍流通量具有明显相关性,为蒸发波导机理研究提供了新途径.     

基于混合有限分析法的三维浅海湍流模型及验证

文章以具有自由表面的三维非线性Navier-Stokes方程组为基本控制方程,垂向采用σ坐标变换后得到三维浅海湍流数学模型。数值模拟求解方法采用具有自动迎风、精度高及稳定性好的混合有限分析法求解,最后,以渤海湾潮流模拟算例验证了文中模型及其混合有限分析解法模拟潮流的正确性和应用于工程实际问题的适用性。