Numerical Studies on Piled Gravity Base Foundation for Offshore Wind Turbine

This study aims to investigate a hybrid gravity base foundation to support offshore wind tower. A new hybrid gravity base foundation considered in this study has five component piles, referred to as ‘piled gravity base foundation’. The three-dimensional finite element analyses were carried out for the piled gravity base foundation subjected to a combined load with a lateral load and overturning moment. The parametric analyses were undertaken varying the loading height and direction, the rigidity of the piled gravity base foundation, the field soil layers, and the clay strength. Overall, the response of the piled gravity base foundation was significantly influenced by the interaction between the cone base piles and the surrounding soil. The increased strength of the soil led to a significant reduction of the pile and gravity base foundation responses, in terms of the bending moments, axial forces, lateral displacements, and rotations.     

沸石基储能基元的研究

以酸活化沸石为载体,十二醇为储能工质.制备沸石基储能基元,并采用X射线衍射、红外光谱和差示扫描量热等对沸石基储能基元进行表征.结果表明:储能基元在2θ=22.50时的衍射峰变强,相变储能材料十二醇和沸石栽体之间仅仅是简单的嵌合关系.储能基元的相变温度有一定的降低,并且熔融峰变宽.     

煤层气成藏的宏观动力能条件及其地质演化过程--以山西沁水盆地为例

煤层气成藏维系于其能量平衡系统,宏观上受控于“四场互动”过程,核心是能量的有效传递及其地质选择过程。以沁水盆地为例,对构造动力能、热动力能、地下水动力能等宏观动力能的地质演化过程进行了深入探讨,阐明了不同宏观动力能对煤层气成藏的控制作用。结果表明:研究区构造动力能及其演化总体经历了4个阶段;热动力能及其演化和由其控制的煤化作用同样经历了4个阶段;地下水动力能及其演化包括3个阶段。其中,燕山中期的剧烈岩浆活动是宏观动力能条件演化的关键时期。以构造动力能为主线,将其他能量场贯穿起来,可知宏观动力能与煤层气成藏之间的耦合关系如下:盆地北部阳泉—寿阳区域,是煤层气成藏有利区域之一,但不利于煤层气高产;盆地南部晋城—阳城及沁水北部区域,不仅是煤层气成藏有利区域,而且利于煤层气高产;盆地中部沁源地区是煤层气成藏和高产的有利区域;盆地东部的屯留—襄垣区域是煤层气成藏有利区域之一,但不利于煤层气高产。     

利用层次分析法评价东营市浅层地热能适宜性

利用定性、半定量相结合的层次分析法(AHP),建立地埋管换热系统适宜性递阶层次结构模型,在野外试验、室内测试等基础数据的基础上,选取地下水埋藏深度、砂层厚度、成孔难易程度、地面沉降、热扩散率、比热容、综合热导率等7个评价指标,将东营市浅层地热能开发利用划分为适宜区、较适宜区。这是东营地区第一次利用实测数据开展浅层地热能适宜性评价,为今后的合理开发利用提供了科学依据。     

不同防风标准雨量计的观测差异

针对不同的防风标准在翻斗雨量计观测时对风场变形误差的防护作用,从降水总量随风速波动的变化、设备间的均方差及其相关系数和观测时间灵敏度等几个方面对观测数据进行分析。数据分析表明不同的防风标准翻斗式雨量计对风场变形误差的防护作用存在一定的差异,其中SMALLDIFR具有更高的时间灵敏性,在雨量比较大时,偏斜式雨量计更优。     

郑州市市区风环境模拟研究

城市风环境是城市微气候研究的一个重要方向,对分析城市热岛效应、空气流通等具有重要意义。本文以郑州市市区为例,使用1971—2018年气象观测数据、2018年建筑分布数据（OSM）和2016年资源三号卫星数据作为数据源,通过运用气象学和GIS技术结合的方法,探究潜在通风廊道,科学量化城市形态对风环境的影响。研究首先借助WindNinja软件,对城市背景风环境进行模拟分析,该计算方法提高了风道定位的精度。然后利用卫星遥感数据制作了数字高程模型（DSM）,结合OSM计算下垫面地表粗糙度。进一步借助ArcGIS软件,利用最小成本路径法（LCP）确定城市潜在通风廊道的位置。结果表明：① 郑州市近年来平均风速缓慢下降,平均每10年下降0.26 m/s;全年主导风向东北风进入城市后受城市形态影响在京广铁路线附近以西逐渐转为东北偏东风,其中在京广快速路以东风速较高,在京广快速路以西风速较低;② 金水区西部、中原区、二七区以及管城区的地表粗糙度较高,通风环境较差;金水区东部和惠济区的地表粗糙度较低,通风环境较好;③根据盛行风向模拟的潜在通风廊道,其共同特点是趋向于低粗糙度的地区。     

不同台风降水强度下风廓线雷达适用性

以2019年8月在浙江舟山对1909号超强台风“利奇马”的移动观测试验为基础,利用同一地点释放的9次GPS探空气球,对比了风廓线雷达和多普勒激光测风雷达与GPS探空的吻合程度,并利用车载雨滴谱仪对风廓线雷达在不同台风降水强度下的适用性进行了研究。结果表明,在100~300 m高度范围内激光测风雷达观测风速比风廓线雷达更准确。由水平风速对比结果可知,风廓线雷达在3~4 km高度范围内偏差最小(3.59 m/s),相关性最高(0.86),而在1 km高度下偏差最大(6.39 m/s),相关性最低(0.54);在中雨及大雨条件下适用性最差,最大风速偏差约为18 m/s。由水平风向对比结果可知,风廓线雷达与GPS探空总体上吻合较好,相关系数均大于0.85,均方根偏差均小于11 °。另外,降水强度对风廓线雷达的风向观测影响较小,风向偏差随降水强度的变化总体趋于平稳,基本分布在-20 °~20 °之间。      

Assessment of Atmospheric Boundary-Layer Processes Represented in the Numerical Model MM5 for a Clear Sky Day Using LASPEX Observations

Data collected during the Land Surface Processes Experiment (LASPEX) in a semi-arid region of the state of Gujarat in north-west India for a clear sky day (16 May 1997) are used to assess the performance of the atmospheric boundary-layer (ABL) and land- surface parameterizations in the fifth-generation Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research (PSU-NCAR) Mesoscale Model (MM5). The ABL turbulence parameterizations examined are the Blackadar scheme coupled to a simple soil slab model (SSM), and the Troen-Mahrt scheme coupled to SSM or to the more sophisticated Noah land-surface model (NSM). The comparison of several two-way nested high resolution (9-km) MM5 short term 24-h simulations indicate that, although the model is able to capture the trend in the observed data, the computed results deviate from observations. The NSM with a modest treatment of vegetation outperforms the SSM in capturing the observed daily variations in surface heat fluxes and aspects of ABL structure over the tropical land surface at local scales. Detailed analysis showed that, with the incorporation of observed local vegetation and soil characteristics, the NSM reproduced a realistic surface energy balance and near-surface temperature. It is further found that the coupling of the NSM with the Troen-Mahrt ABL scheme leads to excessive ABL mixing and a dry bias in the model simulations.     

复杂地形下雷暴增强过程的个例研究

本文基于多普勒雷达变分同化分析系统（VDRAS）反演的对流层低层热力和动力场,并结合多种稠密观测资料,对北京地区2009年7月22日一次弱天气尺度强迫下雷暴在山区和平原增强的机理进行了较深入的分析。研究结果表明：雷暴过程受大尺度天气系统影响不明显,对流前期地面弱冷锋,是此次雷暴新生的触发机制,高层冷平流、低层偏南暖湿气流的稳定维持和对流不稳定能量的聚集是本次雷暴增强的必要条件。雷暴从河北北部移进北京西北山区后,在下山和到达平原地区时,经历了两次明显的发展增强阶段。雷暴第一阶段下山增强,地形强迫起着主要作用,具体表现在三个方面：（1）地形斜坡使得雷暴冷池出流下山加速与稳定维持的偏南气流形成了强的辐合区;（2）地形抬升使得偏南暖湿入流强烈地上升,从而加剧了对流的发展;（3）地形抬高了冷池出流高度,使得出流与近地面偏南气流构成随高度顺转的低层垂直风切变,低层暖空气之上有冷平流叠加,使得雷暴前方的动力和热力不稳定增强。雷暴第二阶段在平原地区再次增强的主要原因是：组织完好的雷暴到达平原地区后,其冷池与低层暖舌在城区（朝阳地区）的对峙,产生了强的扰动温度梯度;强的冷池出流与势力相当的偏南暖湿气流相互作用产生了强的辐合上升气流,并与下沉气流在较长时间内共存;冷池出流形成的负涡度与低层切变产生的正涡度达到近似平衡状态。运用RKW理论,三者导致雷暴前方低层的辐合抬升最强,最有利于雷暴的维持发展。     

有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。