变性绕极深层水入侵时南极普里兹湾湍流混合特征研究

基于中国第28、29和31次南极科学考察中的CTD数据,利用Thorpe尺度方法计算了普里兹湾及其附近海域湍动能耗散率,分析了其分布特征,并对当地的水团结构进行研究.结果表明,普里兹湾及其附近海域中,前两个航次观测中次表层湍动能耗散率强度在陆架坡折区域达到最大.在水团分布方面,在第28和29航次中均观测到了变性绕极深层...     

考虑转捩影响的潮流能水轮机翼型水动力学性能数值模拟

为了更准确地模拟潮流能水轮机的水动力学性能并研究边界层转捩对水轮机翼型水动力学特性的影响,本文采用κ-ε湍流模型以及γ-Re_θ转捩模型对水轮机翼型水动力学性能进行了考虑转捩的数值模拟。在进行转捩模拟时通过CFD软件的UDF接口将转捩经验关系式导入求解器中,在-5°～25°攻角范围内对水轮机翼型的水动力学性能进行了数值模拟。比较湍流模拟与转捩模拟下水轮机翼型的升阻力系数以及流场特征,结果表明:对水轮机翼型水动力学性能进行全湍流模拟时在小攻角范围内忽略了转捩前的层流状态,导致湍流模拟所得到的升力系数小于使用γ-Re_θ转捩模型的转捩模拟所得的升力系数;阻力系数则大于转捩模拟所得的结果;相比于全湍流模拟,转捩模拟时会更早的进入深失速状态。     

基于船只尾迹遥感特征的航向提取方法研究

为解决单景遥感图像上航行船只航向的自动提取问题,研究了船只尾迹遥感特征和基于尾迹遥感特征的提取方法.对海上航行船只尾迹的形态特征和统计特征研究表明,湍流尾迹在遥感图像上出现概率高且特征稳定,其图像表现以条带状特征为主.考虑到湍流尾迹的线性特性,采用Randon变换算法进行了可以表征航向的尾迹提取.通过对10幅尾迹图像提...     

小振幅海洋内波的演变、破碎和所致混合

利用基于谱方法和MPI并行运算的数值模式SpectralModel,直接数值模拟了三维小振幅海洋内波的演变、破碎和所致湍流混合,指出导致其不稳定而破碎的为PSI(parametric subharmonic instability)机制;对于内波破碎所致的湍流混合过程,分析了跨等密度面扩散系数kρ、混合效率γ、浮力通量谱、动能谱以及势能谱等统计性质:内波破碎前,kρ和γ保持低值水平,浮力通量谱值为负,且集中在低波数段;内波破碎后,kρ和γ迅速增大,最大值分别约为0.9×103m2/s和0.18,浮力通量谱值在低波数段为负值,在高波数段为正值,这是因为层化湍流中势能向小尺度运动传递和动能向小尺度运动传递相比更为有效。在内波破碎、强湍流混合阶段,势能谱存在一谱段满足kz3律,P(kz)=0.2N2kz3。此外,与二维模拟结果相比较,导致内波不稳定而破碎的均为PSI机制,kρ、浮力通量谱、势能谱变化趋势大体一致;但三维数值实验中,内波破碎时间提前,湍流衰减加快;KE谱在高波数部分下降速度相对减小,更接近于kz3。     

换道概率对交通系统动能的影响

基于跟车模型的特点,提出了跟车模型的动能变化公式,利用该公式研究换道概率对各车辆动能的影响.数值实验结果表明,换道概率和相对速度对各车辆动能产生较大影响,但换道概率和相对速度会分别降低其动能变化频率和幅度.此外,系统增加的平均动能会随着系统最大换道概率的增加而降低.     

巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面近地层湍流强度和陆面过程特征

利用巴丹吉林沙漠北缘拐子湖流沙下垫面2013年7、10月和2014年1、4月的湍流通量资料,计算并分析了研究区近地层湍流强度,同时针对风速分量、温度、水汽和CO₂归一化标准差随稳定度的变化关系和总体输送系数等陆面过程特征进行分析。结果表明：（1）风速各分量的湍流强度均随风速的增加逐渐减小,风速处于2 m·s^-1以下时湍流发展最为旺盛。湍流强度主要由水平方向风速分量决定,垂直方向风速的作用较小,且近中性和不稳定层结利于湍流的发展。与其他地区相比,平坦且没有建筑物的沙漠地区,机械湍流较弱,湍流强度相应较小。（2）风速各分量的归一化标准差与稳定度（z/L）均满足1/3次方函数规律,其中垂直方向风速分量的拟合曲线方程较好。（3）动量输送系数C_d具有明显的夏季高、冬季低的变化状态且各月的日变化形态均呈夜间低、日间高的循环形态。热量输送系数C_h的不同月份日变化间并没有明显的排列次序,且日出日落前后具有明显的波动。不稳定层结时,C_d和C_h均随风速的增加逐渐减小;稳定层结时,C_d和C_h均随着风速的增加逐渐上升。     

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型,利用大型边界层风洞,在西北和东南两风向下,基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切,利用现有模型,根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺,可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数,预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化,无论城市屋脊还是平坦地形,随着风程区的延伸,廓线的指数α升高,湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高,沿风程逐渐增大的规律,对地形部位和风程的依赖性强,与来流翻越简单地形时的特征一致。     

大气湍流对天基遥感系统地面分辨率的影响

分辨率是所有光学成像系统最重要的技术指标之一。当成像系统与待成像目标之间存在大气湍流时,后者便会在不同程度上影响图像分辨率。天基光学遥感更加关心大气湍流对目标地面分辨率的影响。从大气湍流相干长度和到达角起伏两个角度,通过详细的公式推导和数值计算,分别讨论天基光学遥感系统成像过程中湍流对图像地面分辨率的影响。结果表明,地面分辨率0.5 m以上的甚高分辨率遥感成像需要考虑大气湍流因素。     

一次入海气旋在黄渤海造成的海雾过程分析

利用0.25°×0.25°逐小时ERA5再分析数据、中国气象局地面观测资料和卫星遥感监测资料对2020年5月2-4日移入黄海的温带气旋引发大范围的海雾过程进行了分析,结果表明：（1）本次海雾主要发生在入海气旋的西侧和北侧,同时具有平流冷却雾和锋面雾的性质。（2）黄渤海雾发生期间气海温差在0.5～2.5℃,2 m高度露点温度略高于海温。（3）在气旋西侧和北侧都出现了雨转雾的现象,并且从青岛L波段雷达监测温度廓线显示在500 m和1500 m高度上出现“双逆温”。（4）气旋造成的湿空气辐合是本次海雾过程的重要水汽来源,降水的加湿和蒸发冷却效应同样使得近海面大气饱和度快速增长。（5）黄渤海大部海域感热通量和潜热通量均为负值,湍流热通量主要表现为大气向海洋输送,气旋造成的垂直风切变增强了大气机械湍流,使得大气和海洋进行充分的热量交换从而促进海雾在垂直方向发展。     

Conversion of kinetic energy from synoptic scale disturbance to low-frequency fluctuation over the Yangtze River valley in the summers of 1997 and 1999

In order to investigate the conversion of kinetic energy from a synoptic scale disturbance （SSD; period≤seven days） to a low-frequency fluctuation （LFF; period〉seven days）, the budget equation of the LFF kinetic energy is derived. The energy conversion is then calculated and analyzed for the summers of 1997 and 1999. The results show that the energy conversion from the SSD to the LFF is obviously enhanced in the middle and lower troposphere during the heavy rainfall, suggesting this to be one of mechanisms inducing the heavy rainfall, although the local LFF kinetic energy may not be enhanced.