行列式街区风场和污染物浓度场分布特征

为了探讨街区风场和污染物的传输特性,本文基于计算流体力学软件FLUENT数值模拟了行列式街区的风场和污染物浓度,采用RNGκ-ε湍流模型,以接近实况并在街道中央设置了线性污染源的非孤立三维行列式街区作为研究对象,经过风洞实验验证数值方案可行,研究分析了微尺度范围内的三维街区下游及其内部流场与污染物浓度的分布特征,并对流场和污染物浓度的分布特征进行了解释。结果表明:由于建筑群的阻挡作用,导致建筑群下风方向产生风速的低值涡旋区,并聚集了大量来自街区内部的污染物;在街区两个主干道风速入口处附近,受狭管效应作用形成风速最大值区,相应的污染物浓度最低。与以往研究结果一致,在高宽比为1:1的街道峡谷内均产生了一个顺时针涡旋,且污染物主要聚集在背风面底层;污染物的扩散与湍流强度和风速密切关系,在高湍流区域和风速较大的迎风面表现为污染物浓度较低,反之,背风面污染物浓度较高。本文研究结果可以为合理设计街区布局和利用自然风缓解城市高密度地区空气污染提供科学依据。     

奈曼沙漠化对草地微气象特性影响的研究

为探索沙漠化发生机制，在内蒙古奈曼的流动沙丘，干草地和湿草地进行了微气象观测，并用热量平衡法分析观测数据。观测结果表明，沙漠化发生后，反射率增加，净 辐射减少；而且热量平衡中土壤热通量所占份额增加，潜热通量所占份额减少。干、湿草地的风速廓线在白天和夜间都近于对数分布。而沙丘的风速廓线只在晚上近于对数分布。白天沙丘近地表风速垂直切变较大，从而对沙丘表面产生较强切应力。曳力系数白天低于夜里，沙丘低于干、湿草地。     

"派比安"在阳江不同地区的风场特征及防风问题

利用阳江海岸线上不同下垫面梯度风观测塔在“派比安”过程中所取得的资料,探讨登陆热带气旋在不同下垫面的垂直风场特点以及防台措施。分析发现,平原地区各层风速较稳定,随“派比安”的移近而增大,远离而减小,风随高度成指数增长,在v<20 m/s时,80 m的10 m in平均风速与10 m的最大风速相当;背风面风速扰动大,很有可能在热带气旋靠近时出现风速减小现象;迎风坡出现大风时间长,最大风速比背风面和平原地区都大。迎风坡和背风面在台风环状下沉运动带影响时,高层和地面10 m in平均风速相差较小,而平原地区并没有这一特征。根据弗洛斯特(Frost)风速随高度变化的经验公式,近地层风速垂直切变指数n在平原地区稳定,风随高度的对应关系好。台风登陆前所有下垫面的n都出现突增现象。阵风系数受下垫面和周围环境影响大。     

西太平洋热带海域厄尔尼诺年和非厄尔尼诺年期间湍流通量输送的不同特征

本文根据海洋科考船“实验三号”1986—1989年在西太平洋热带海域、使用系留气艇探测系统观测的140多次温度、湿度和风等廓线资料,利用Monin-Obukhov相似理论的半经验通量-廓线关系,计算给出该海域的动量通量M(特别是曳力系数C_D)、感热通量H_S和潜热通量H_L以及海表温度T_S和Richardson数Ri.结果表明:它们有明显的年际变化;感热通量H_S和潜热通量H_L与海表温度T_S呈明显正相关;曳力系数C_D与风速和Richardson数Ri也有明显相关关系,当风速一定时,C_D值随着Ri值的减少(Ri<0时的不稳定情况)而增加,而当Ri值不变时,C_D值随着风速值的增加而增加.     

一种低风速校准装置

一、概况 目前,用于低风速的校准装置大体有以下四种类型: 1.风洞 风洞中的气流不会完全均匀和稳定,存在着气流的紊流,限制了风洞对低风速校准的精度。目前所使用的气象仪器检定风洞,在风速低于O.5米/秒时,都很不稳定。因此要使     

风沙流中风速廓线的数值模拟与实验验证

如何描述风沙流中被风沙运动改变了的风速廓线是风沙相互作用研究中的关键问题之一.该文中将跃移风沙流视为一种颗粒拟流体,将跃移颗粒对气流产生的阻力用颗粒流的阻力系数来表达,建立了描写两场相互作用的数学模型.颗粒流的阻力系数采用了前人在液态流化床研究中得出的阻力系数表达形式,通过引入一个修正系数,使其适用于风沙流(气-固两相流).将风沙边界层划分为跃移颗粒所产生的阻力不可忽略的内边界层和跃移颗粒阻力可以忽略但受内边界层影响的外边界层,分别建立了内边界层和外边界层的风速廓线表达式.应用所建立的数学模型,根据由风洞实验测定的跃移风沙流的浓度分布和速度分布资料,计算了跃移风沙流中的风速廓线,并与风洞实测结果进行了对比.结果表明,计算风速廓线与实测风速廓线吻合得比较好,在半对数图上均为上凸的曲线,有别于无风沙运动时的直线.跃移边界层外风速分布可较好地用对数函数来描述.对风沙流中风速廓线的进一步分析证实了风沙物理学奠基人Bagnold在其早期观测风沙流中的风速廓线时提出的"结点现象"(Bagnold结),该结点的高度随风速的增大而升高,随颗粒粒径的增大而降低.根据数值模拟和模拟实验,可以认为有风沙运动的动床剪切风速是综合反映风场与跃移层以及地表之间相互作用的物理量.     

超声测风传感器在回路风洞中的测试

超声测风仪因启动风速小、无转动部件、不破坏风场、测量精度高等特点,适用于多种行业的测风需求。超声波测风的相关检定规程当前在国内尚未正式制定。本文借鉴风杯检定规程所选择的风速测试点,在HDF-720低速回路风洞中,对超声测风仪在不同角度下进行了测试数据统计分析。结果表明:超声测风仪可以安装在工作段面较大的风洞中进行测试,由于超声探头存在阴影效应,对于同一风速,不同角度上的测量结果稍有差异,而且不同风速对应的差异也不同。利用超声测风仪进行风速实时测量时,必须结合上述测试分析,按照超声传感器的安装角度,对测量值进行相应修正。     

DZS-Ⅱ型低速风洞的改进和利用

介绍了对DZS-Ⅱ型大型低速风洞系统内试验段夹具、测风标准器和应用软件的技改情况.使DZS-Ⅱ型大型低速风洞能够安装新型自动站风速传感器和数字风传感器,使自动站风速传感器能够在此风洞中进行检定和测试,满足了新型自动站的业务保障之需.同时,更新检定测试设备,提高了检定和测试的准确性和灵敏度.编制相应的风速检定用软件提高了整个检定过程的自动化水平.     

近海层大气湍流通量系数研究

根据１９９４年９月１８～３０日南沙群岛海域渚碧礁的近海面大气湍流观测实验资料,分别计算了该海域光滑海面和粗糙海面上的空气动力粗糙度（ｚ０ ）、中性曳力系数（ Ｃ Ｄ Ｎ）。利用 Ｂｕｔｓａｅｒｔ 的假定,推导了求取标量粗糙度（ｚ Ｔ、ｚ Ｑ）、整体输送系数（感热交换系数 Ｃ Ｈ Ｎ、水汽交换系数 Ｃ Ｅ Ｎ ）的一组公式。在此基础上,分别计算和分析了该海域光滑海面和粗糙海面上空气动力粗糙度（ｚ０ ）、标量粗糙度（ｚ Ｔ、ｚ Ｑ ）、中性曳力系数（ Ｃ Ｄ Ｎ）、整体输送系数（感热交换系数 Ｃ Ｈ Ｎ、水汽交换系数 Ｃ Ｅ Ｎ）及其关于水平风速分量的分布,并得到了一些有益的结论。     

障碍物对风速风向影响的观测试验

随着城市化进程的加大,测站周围障碍物的存在使风观测资料失去代表性、准确性和比较性。为定量化研究障碍物对风观测的影响,开展了河北沽源构筑物观测试验,通过对比构筑物修建前后各测点的风速风向资料,分析了障碍物对风速风向的影响。分析结果显示:1障碍物对风速的衰减作用与背景风速大小有关,风速越大,衰减作用越强;2背景风速在2~6m/s时,障碍物背风面测点风速衰减随距离增大而减小,在10倍障碍物高度距离处平均约衰减15%;背景风速大于6m/s时,背风面各测点风速衰减先增大后减小,在大约5倍障碍物高度的距离处衰减最大,10倍障碍物高度的距离处平均约衰减20%~30%;3障碍物的存在使主风向的风向频率减小,对风向的影响距离为6倍障碍物高度。     

南沙海域大气湍流通量输送特征分析

利用１９９４年９月在南沙群岛的渚碧礁（１０°５２′Ｎ，１１４°０４′Ｅ）观测的湍流资料，采用涡旋相关法计算，给出了南沙海域的曳力系数，动量通量，感热通量和潜热通量，并与其它海气相互作用实验及ＨＥＩＦＥ的结果作了比较，结果表明，该海域的曳力系数ＣＤ＝（１．５４±０．２４）×１０＾－３。大气向海洋输送动量通量与水平风速挟方成正比，该海区无论白在还是晚上都是将其贮存的热量以潜热或感热的形式输送到大气中。     

山地露天矿自然通风风流与湍流结构的数值模拟

利用建立的三维非力能量闭合的大气边界层数值模式，研究了中性层结条件下某露天矿自然通风的风流和湍流结构特征及影响因子。研究表明：坑内水平风场在坑底或采壁处受地形的影响很大，在矿采深与开口宽度比较小或者来流风速随高度的切变不大时，坑内气流为平直型，有利于通风；反之坑内则形成环流，且在环流范围内较大的湍能，不利于通风，易产生高浓度的污染物。本模式模拟的结果还与风洞模拟和高阶闭合模式模拟的结果作了检验比较     

杯式风速传感器现场校准方法

针对目前业务上风速传感器现场校准方法存在的不足,通过改进气象部门广泛使用的杯式风速传感器现场校准设备,利用启动风速校验仪对风速传感器进行低风速段的校准,从而解决风速校验仪无法检测风速传感器整体性能的问题,实现了杯式风速传感器到实验室风洞标准的量值溯源。利用改进后的现场校准方法对风速传感器校准后,拟合出的线性回归方程与风洞检定结果进行比对发现,改进后的方法基本上能满足风速传感器现场校准的需要。     

风速表检定相关线的直线回归分析

实验证明 :风速表的测量误差不是均等的 ,也不是分段所能表达的 ,而是随风速的增加呈几何递增趋势。风速越大 ,测量的差值也越大 ,所以用一个物理量或多个物理量来表达其修正值都不能正确反应其误差持性 ,只有寻找其相关直线 ,才能表达任意风速段的修正值。在检定风速表时 ,将风速表与标准器（皮托管）置于风洞的工作段内 ,然后将皮托管的动、静压口与风洞外的微压计的动、静压管相连。当风洞工作段在某一气流状态下 ,皮托管的动、静压差可通过微压计的液柱差测出 ,根据道尔顿定律和伯努利方程可导出 :式中 :Ｖ为所测风速 ,ρ为空气密度订正…     

基于CFD模型的内陆核电厂厂区流场模拟

以内陆某核电厂为例,简述了利用流体力学软件STAR-CCM+模拟内陆核电厂厂区流场及大型自然通风冷却塔雾羽扩散的实现原理,介绍如何将SolidWorks2010建立的核电厂厂区模型导入到STAR-CCM+,给出了STAR-CCM+划分网格的过程,说明了边界层划分的基本假定条件和参数。将STAR-CCM+模拟的数据与风洞实验数据进行了比较,结果显示了较好的一致性。结果表明：在离地面5m的高度处,大型自然通风冷却塔背风面形成较大的空腔区,空腔区风速较小,只有1-1.5 m/s,部分区域达到静风;在冷却塔两侧风速相比入口速度增大了1.66倍;在离开地面100 m的高空,冷却塔背风面的空腔区依然比较明显,冷却塔两侧风速相比入口风速,其变化趋于平稳;在沿主导风向的轴线上,冷却塔两侧风的扰动依次加强;单台冷却塔雾羽最大的抬升高度出现在下风向距离3300 m处,最大抬升高度为690 m,4台冷却塔雾羽在下风向距离3300 m的抬升高度约为850 m,是单台冷却塔的1.23倍。     

风速仪在风洞检定中的阻塞修正

文章讨论风速表在风洞中检定（测试）时，其阻塞效应引起的计量误差。根据国家计量量值传递规定，将二元风洞里正圆柱的固体阻塞修正方法扩展为风速传感器阻塞系数的计算方法，建立数学计算模式。     

西太平洋热带海域湍流通量以及海面粗糙度和曳力系数的观测研究

本文利用1987年西太平洋热带海域考察期间系留气艇所取得的廓线资料,用相似理论半经验的通量-廓线关系,给出这一海域的湍流热通量和动量通量,并且对海面粗糙度长度Z_0,曳力系数C_D及其与风速的关系等作了初步的研究,给出了一些经验公式,并与其他研究者的研究结果作了比较。     

西太平洋热带海域湍流通量以及海面粗糙度Z_0和曳力系数C_D的观测研究

本文利用1987年西太平洋热带海域考察期间系留气艇所取得的廓线资料,用相似理论半经验的通量-廓线关系,给出这一海域的湍流热通量和动量通量,并且对海面粗糙度长度Z_0,曳力系数C_D及其与风速的关系等作了初步的研究,给出了一些经验公式,并与其他研究者的研究结果作了比较。     

迁站和仪器更换对阿拉山口风速资料的影响分析

风是一个对测点环境变化较为敏感的气象要素,测站迁站、环境变化、仪器更换等因素均会导致风速序列的非均一性,从而使一地风资料缺乏真实性和可信度。阿拉山口是我国一个著名风门,并且阿拉山口站经历过多次迁站和仪器更换,因此对阿拉山口风资料的均一性检验很有必要,本文利用M-K突变检验法、标准差以及方差显著差异分析等方法对阿拉山口风速序列进行均一性检验,得出：阿拉山口站54 a平均风速序列在2004年发生突变,突变后风速大幅减小。2001年的迁站没有造成风速突变,且经过检验新、旧站风速资料可以合并统计;2004年更换自动测风仪所测风速比人工站大,与2004年后风速突然减小相反;阿拉山口站与周边对比站风速变化曲线在2004年后是反相的,分析可知风速突变的原因不是由仪器更换、气候变化直接导致,经调查分析与2004-2005年阿拉山口地区在气象站上风方大面积种植防风林带有关。     

高山草甸下垫面夏季近地层能量输送及微气象特征

利用青藏高原东坡理塘站2007年6～8月的观测资料, 分析了高原东坡草甸下垫面夏季近地层气象要素和湍流通量日变化特征, 并用涡动相关法估算地面的曳力系数。结果表明: 水平风速、 动量通量、 摩擦速度等均在下午最大, 早晨最小。二氧化碳浓度表现为早晚高、 中午低的日变化特征, 比湿的最大值出现在早晨。地表辐射、 热量平衡各分量最高值出现在中午, 最低值出现在早晨。地表反照率表现出早晚高中午低的 “U” 型分布, 日平均值为0.164。夏季地面热源强度在白天午后表现为强的热源, 在夜里表现为弱的冷、 热源交替出现。夏季近地层地气热量交换中, 感热输送作用小, 潜热输送占主要地位。