边界层大气环境与空气污染问题的风洞流体模拟实验

在大气环境风洞中,采用人工形成边界层的方法,建立一定厚度的模拟边界层,测试确定边界层特征量,如粗糙度长z。风廓线指数n等。实验揭示了形成大气边界层的物理机制。用烟云照相法对模拟形成的高架点源排放烟流的抬升高度相大气扩散参数作了实验测定,并采用波动烟流法进行数据处理。讨论了排烟速度Vs和环境风速u对烟气动力抬升的影响;此外还对阶跃下垫面条件和障碍物后旋涡区中的扩散进行了分析。     

旋转流体物理实验中见到的大气环流特征

在合适的实验参数下(热力Rossby数R_(OT)=0.1,Taylor数T_a=2.2 ×10~7),在旋转斜压流中,大尺度地形强迫造成低频振荡以及大气环流中的“阻塞”流型。这是由于地形强迫造成的准静止波与行进波的相互作用及共振引起的。地形把波数单一的流动变成多波数的流动。地形强迫使波数减少。     

南极地区的大气环流流体物理实验

通过流体物理实验，研究南极地形及冷源对大气环流的影响。正压流体实验表明，由于地形动力强迫，在南极大陆沿岸及以北地区生成气旋性涡旋带，有３个低压中心。在地形上空生成巨大的反气旋。斜压流体实验表明，东移“行星波”的波数及波形有准周期低频振荡，其振荡周期相当于地球大气系统中的２１ｄ。东移的槽在１１０°Ｅ以东逐渐发展，在１６０°Ｗ的罗斯海附近发展得最深，再往东则逐渐减弱     

北半球东半部对流层夏季平均环流形成物理机制的流体模拟实验

在旋转流体盘中做物理实验 ,模拟研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流的形成物理机制。用镍铬电阻丝通电加热实验盘底作为热源 ,用冷水循环的铜管对实验盘底制冷作为冷源。将热源及冷源分布在绘有北半球极赤射面投影地图的底面上。人工地制造出中高纬西风带及越赤道气流模型。用流体物理模拟实验方法研究北半球东半部对流层夏季平均大气环流物理机制。逐个地试验了海陆温差、青藏高原地形及其高空热源、中高纬西风带 ,及来自南半球的越赤道气流的作用     

非绝热二维滞弹性流体的动力稳定性

采用滞弹性近似下的二维滞流体动力学方程组，讨论了中尺度对称扰动的动力稳定性，得到其绝热情况下对称不稳定的判据条件。研究结果表明，相对于浅对流的情况而言，深对流情况下对称不稳定的条件更为苛刻一些。在考虑非绝热加热时，扰动增长率随其波长的变化会产生间断现象，中低层加热明显对中－β尺度扰动具有激发增长的作用，并且促使扰动向暖区传播，而中高层加热则具有一定的差异性。     

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气象间断面概论/地下流体典型异常的调查与研究/首都圈地下流体监测与地震预报/湿地     

湿润大气中锋生的非流体静力模拟

1.引言在过去二十年间,大量观测已揭示出伴随锋面系统的带状降水结构.这些研究强调指出,千差万别的天气现象是发生在锋面系统内包含的不同时空尺度上.因此对降水带的理解和预报,是一项困难的工作.半地转理论(Hoskins和Bretherton,1972)是当今全面阐述锋生过程的最合适的基本构想.为改进对锋面的描述,通过显式模拟对流和大尺度气流,用非流体静力云模式(Redelsperger和Sommeria,1986)对由切变引起的锋生,进行二维高分辨率(5km)模拟.模式的     

半拉格朗日方法在全球原始方程模式中的实现

简单介绍了半拉格朗日平流方案的基本概念,并详细总结了基估全球原始方程模式,特别是在ＩＦＳ的具体实现过程,拉格朗日平流的观点是着流体质点看流体运动,基贩关键是流体轨迹的计算。轨迹中点和起始点水平坐标的示得可以利用球面三角,直接在球极坐标中进行,并采用一些较高的近似。为了充分获得半拉格朗日方案析益处,在起始点的内插能工巧匠春阶数至少应在四阶以上,为避免昂贵的三维三次内插,可以采用三维“准三次”内插 。     

大气中弧立波的相互作用

本文讨论无限深上层流体和有限深下层流体的两层流体系统，该系统是大气的一种近似模型。采用拉格朗日坐标系，从无粘不可压流体力学方程式出发，利用摄动方法获得了所讨论系统中界面孤立波迎撞的摄动解。结果表明，在迎撞前后每个波独立地由Ｂｅｎｊａｍｉｎ－Ｏｎｏ方程所描述，即波的形状不发生变化，迎撞的效应由相移来体现。     

柯氏力引起的流体“挤压”现象

本文从虚位移原理出发,计算了流体质点组成的质点系。在柯氏力作用下,流体的形态将因“挤压”现象而发生改变。对气体而言,由于“挤压”,将会导致气体密度分布的不均匀,造成沿气体流动方向两侧产生压力差。这种“挤压”现象在精确求解气团运动压力分布时,应予考虑。     

大气中孤立波的相互作用

本文讨论无限深上层流体和有限深下层流体的两层流体系统，该系统是大气的一种近似模型。采用拉格朗日坐标系，从无粘不可压流体力学方程式出发，利用摄动方法获得了所讨论系统中界面孤立波迎撞的摄动解。结果表明，在迎撞前后每个波独立地由Benjamin-Ono方程所描述，即波的形状不发生变化，迎撞的效应由相移来体现。     

层结切变流体非线性惯性重力内波的稳定性

本文从层结切变流体的非线性惯性重力内波的方程组出发,设解为行波的形式并将非线性项在平衡点附近作Taylor展开,导得了两个变量的一阶自治动力系统的常微分方程组。应用常微分方程的稳定性理论,讨论了惯性重力内波的稳定性。分析指出:在考虑了速度垂直切变和非线性作用后,惯性重力内波的稳定性发生了变化,当LL_0时是稳定的结论只是在时才是正确的,当时,L_0~2<0和L>L_0成为不稳定的条件。 本文还讨论了某些条件下非线性惯性重力内波的解析解。     

正压无辐散流体中Rossby波的性质

本文从完整的非线性模式出发,讨论了正压无辐散流体中Rossby波的性质以及有无基流时波动的存在条件和特点,给出了模式的非频散形式通解,并根据实际情况作了讨论。      

Physical experiments to investigate the effects of street bottom heating and inflow turbulence on urban street-canyon flow

The effects of street bottom heating and inflow turbulence on urban street-canyon flow are experimentally investigated using a circulating water channel. Three experiments are carried out for a street canyon with a street aspect ratio of 1. Results from each experiment with bottom heating or inflow turbulence are compared with those without bottom heating and appreciable inflow turbulence. It is demonstrated that street bottom heating or inflow turbulence increases the intensity of the canyon vortex. A possible explanation on how street bottom heating or inflow turbulence intensifies the canyon vortex is given from a fluid dynamical viewpoint.     

大气环流指数低频振荡机制的流体物理实验研究

使用旋转的环形水槽,用热力驱动的斜压流体作模拟实验,研究地形对斜压波流动状态的影响。使用对称分布的双峰正弦波地形,测量流体中层的流场,计算流函数并作谐波分析,对比无地形及有地形强迫的大尺度流动状态。实验表明,大尺度地形的作用是,对斜压波在时间和空间进行调制,使流动在时间和空间变得不均匀,使斜压波产生127转台旋转周期的振荡。量纲分析表明,这一周期相当于地球自转的26d。这使我们认为,大气环流指数的低频振荡的原因,可能是由于近似对称分布的亚洲及美洲山系大尺度地形的作用,造成大气动量随时间的变化,即对大气流动在时间和空间进行调制造成的。     

地球流体惯性重力内波的波作用量与稳定性

本文首先导出了地球流体中惯性重力内波的波能密度和波作用量;然后,用WKB方法和多尺度方法建立了波作用量方程,并讨论了惯性重力内波的稳定性;最后,定义惯性重力内波的广义波作用量,并在非均匀介质中论证了它的守恒性.