利用毫米波云雷达数据反演层云微物理参数和云内湍流耗散率

利用地基毫米波雷达进行云参数及云内湍流特性的探测和反演。根据云雷达回波的功率谱数据,反演出大气垂直运动速度和云微物理参数,得到云内湍流耗散率ε的大小和分布情况,并进一步研究和分析了云内空气垂直运动与云微物理参数、反射率因子、多普勒速度、速度谱宽变化的关系,更好地了解云的演变情况。对2016年8月8日四川稻城的一次层状云过程的探测和反演表明：1）粒子有效半径随着上升气流的增强而增大,由于碰并聚合的作用,粒子数浓度也呈现相应减小的趋势。2）云内湍流耗散率ε在云底、云顶较大,云内较小,量级在10^-8~10^-2 m²·s^-3,多普勒速度能谱验证了假设雷达探测湍涡的尺度在惯性副区的合理性。3）随着上升气流的增强,云粒子的下沉运动相应减小,速度谱宽相应增大。     

三维非静力E—ε闭合模式对山体流场及浓度分布的模拟

本文采用三维非静力E-ε闭合模式,在对流层边界层方程组中,加入湍能和耗散率方程描述边界层中的湍流运动。求解孤立三维山地地形上的流场、湍流场和浓度场,并分析地形对气流的影响及对污染物浓度分布的影响。同时做了不同坡度和不同风速下的孤立三维山体的流场、湍流场和浓度场比较。数值计算结果表明,地形能改变气流运动,气流过山时将出现分支现象,山后背坡有反向回流出现,并且回流区大小随着山体坡度的增大而增大。山体对气流的阻挡作用随山体高度的增加而更明显,随风速的增加而减弱。湍能及耗散率随高度衰减较快。随着山体坡度增加,山前气流的垂直速度也增加,湍流运动更强。风速大时湍流运动越显著。污染物在山前出现辐散,迎风坡是浓度高值区,山后背风坡也是相对高值区。山坡度越大,山前迎风坡污物浓度越高。     

象山港潮波响应和变形研究──Ⅰ.观测和分析

利用实测资料分析了象山港海湾对潮波的响应和湾内潮波变形.结果说明象山港对外海传入的半日潮波的振幅有明显的放大作用.M₄和MS₄两个浅水分潮在湾内快速增长造成了潮波变形和潮不对称性.潮波非线性的沿程变化和不同区域的潮能耗散说明湖滩与潮波变形关系不大,而湖波非线性在牛鼻水道中的增强对湾内潮波变形是重要的,1/4日分潮在湾内的共振作用也对M₄和MS₄两个浅水分潮起了放大作用.     

大洋细结构的一种可能的机制Ⅲ.对混合过程动能耗散的估计

继第部分之后研究了惯性内波和近惯性内波由f～的作用所致的剪切不稳定引起的破碎机制。物理上,该机制很象存在由风应力所致薄表面涡旋漂流层时表面波的破碎与饱和过程。惯性内波和近惯性内波的破碎产物与小尺度湍流一起形成了混合块,它与Gregg等人(1986)的持久混合观测结果一致。依据Thorpe(1973)实验的结果作者提出了一个估计湍流动能耗散率和消衰时间的方法。结果表明,在剪切不稳定中近惯性内波在湍动耗散中起了关键作用,而惯性内波引起非常弱的湍动耗散。使用内波能量谱的标准总能量密度估计出的近惯性内波的耗散率和消衰时间与PATCHEX测量结果非常一致。文中还讨论了几个与此破碎机制有关的问题。     

矿化富集的耗散结构研究

耗散结构理论用以研究系统在远离平衡的条件下,由于其内部的非线性相互作用,发生从无序热力学分支向耗散结构分支转化,形成一种稳定的有序结构。耗散结构定义为：在远离平衡的条件下,借助于外界的能流和物质流而维持的一种空间或时间的有序结构。这种结构是由于进行不可逆过程时体系发生能量耗散所致,地质地球化学过程,如构造活动、岩浆侵入、成矿作用或矿化富集等,均为不可逆过程。耗散结构可给予这些过程新的分析理论和研究方法。     

南海北部中深层细结构混合研究

基于2007年8月获得的ADCP（声学多普勒流速剖面仪）海流资料和CTD（温盐深剖面仪）水文资料,应用Gregg模型对南海中深层内波尺度的混合进行估计,同时应用Thorpe尺度对中深层存在的垂向翻转及由此引起的混合进一步分析。两种方法均显示,吕宋海峡附近上层400m的耗散率及混合率均强于18°N断面,中深层两个区域的混合率并没有显著区别。这表明吕宋海峡上层400m,可能存在更活跃的内波活动,从而产生更强的内波混合和垂向水团翻转。Gregg模型估计的耗散率和混合率量级分别为10^-9W·kg^-1和10^-6m^2·s^-1。大部分CTD站位在中深层均存在垂向翻转,而且保持较高的发生率,翻转所对应的混合率并不随深度增加而减小。以上南海北部的细结构混合特征增强对南海中深层混合的认识。     

斜长石环带结构与相干结构

本文采用耗散结构理论,论述了斜长石环带结构的成因信息,提出了晶体生长的动力学数学模型,并指出外界能源的供给对晶体生长和构型有着重要的影响。讨论结果表明,当能量供给体系的速率超过某一临界阈值时,就会发生大范围的相干振动现象,它将引起水压等参数的周期性变化。这样,在斜长石的结晶过程中可以形成一种典型的相干结构—韵律型环带结构。     

旋转式压力交换器流体能量损失研究

为探究旋转式压力交换器运行过程中流体能量损失规律,以外驱式旋转压力交换器为研究对象,采用数值模拟方法对模型的湍流耗散率进行模拟研究。研究结果表明,转子在低压区转动时,海水侧流体能量损失先降低后升高,浓盐水侧逐渐降低;转入低压密封区,流体能量损失集中在海水侧,范围逐渐向浓盐水侧扩散;进入高压区后,海水侧流体能量损失逐渐下降,浓盐水侧逐渐升高;转子在高压密封区运行时,流体能量损失集中于浓盐水侧,能量损失范围向海水侧扩散。研究结果对旋转式压力交换器结构优化具有一定指导意义。     

河流流场数值模拟初始场误差发展研究

为分析河流初始场误差对计算结果的影响,利用小扰动方法推导了流动模拟过程中初始场误差发展的控制方程,并依照湖泊假潮的形式得到了方程的分析解。理论结果表明,在通常的边界条件下,初始场误差相当于在流动中附加了一个虚拟的长波,这种波动以驻波的形式存在于河流中,波长是河段长度的4倍,波周期可用梅立恩公式近似估计。在底摩擦的作用下,误差波将会迅速衰减直至消失,充分显示了流场的强耗散特性。通过数值计算实例验证了理论分析的结果。     

南京冬小麦农田水分耗散特点分析

根据田间试验观测资料，从ＳＰＡＣ（土壤－植物－大气连续统一体）系统出发，分析了南京地区冬小麦抽穗至黄熟阶段农田水分的能量耗散和物质耗散特点，找出了影响作物蒸腾的主要生理，生态因子以及它们之间的关系。