Variation of the Sectional Drag Coefficient of a Group of Buildings with Packing Density

Reynolds-averaged Navier–Stokes (RANS) simulations of turbulent flow over groups of buildings with different packing densities are reported. The results for a selected packing density are compared with direct numerical simulations (DNS) previously validated against wind-tunnel data. The present study is focused on average properties of the flow, especially on the drag coefficients, and is a first attempt to provide information on these parameters (their values are not generally known) for a range of packing densities, for a given staggered arrangement of cubes using RANS methods. However, some of the limitations of RANS have come to light. Hence, it is recommended that such simulations are ‘calibrated’ against experimental or DNS data, as is done here.     

Aerodynamic Parameters of Regular Arrays of Rectangular Blocks with Various Geometries

The aerodynamic effects of various configurations of an urban array were investigated in a wind-tunnel experiment. Three aerodynamic parameters characterising arrays—the drag coefficient (C _d ), roughness length (z _o) and displacement height (d)—are used for analysis. C _d is based on the direct measurement of the total surface shear using a floating element, and the other two parameters are estimated by logarithmic fitting of the measured wind profile and predetermined total drag force. The configurations of 63 arrays used for measurement were designed to estimate the effects of layout, wind direction and the height variability of the blocks on these parameters for various roughness packing densities. The results are summarised as follows: (1) The estimated C _d and z _o of the staggered arrays peak against the plan area index (λ _p ) and frontal area index (λ _f ), in contrast with values for the square arrays, which are less sensitive to λ _p and λ _f . In addition, the square arrays with a wind direction of 45° have a considerably larger C _d , and the wind direction increases z _o/H by up to a factor of 2. (2) The effect of the non-uniformity of roughness height on z _o is more remarkable when λ _f exceeds 20%, and the discrepancy in z _o is particularly remarkable and exceeds 200%. (3) The effect of the layout of tall blocks on C _d is stronger than that of short blocks. These results indicate that the effects of both wind direction and the non-uniformity of the heights of buildings on urban aerodynamic parameters vary greatly with λ _p and λ _f ; hence, these effects should be taken into account by considering the roughness packing density.     

辐射方案对GRAPES全球模式的影响

辐射过程是中期数值天气预报模式和气候模式中一个重要的物理过程。本文针对GRAPES (Global/Regional Assimilation and PrEdiction System) 全球模式非静力半隐式半拉格朗日的特点, 进行了不同辐射方案的敏感性比较试验, 以期找到一个适合于GRAPES全球模式的辐射方案。用到的方案包括WRF模式中的RRTM长波辐射方案、 NASA的Goddard短波辐射方案以及ECMWF的长短波辐射方案。试验结果表明, ECMWF的辐射方案更适合于GRAPES模式, 30天平均的北半球500 hPa高度场距平相关系数较WRF的辐射方案提高了近2%。另外, 针对实际运行中存在的辐射计算不稳定问题, 对辐射方案进行了气压订正和温度订正, 并对2005年7月影响我国的海棠台风进行了模拟试验, 气压订正后的120小时模式预报在对副热带高压和台风的描述上更接近于分析, 可用预报时效也有了明显提高。     

近断层双向水平地震作用下隔震结构地震反应

近断层地震动脉冲特性在2个水平分量上具有差异,采用平方和开方法分析了近断层脉冲地震动双向地震作用下基础隔震结构和组合隔震结构的隔震层位移,并与近断层脉冲单向地震作用进行了对比分析,结果表明:若仅地震动加速度峰值大的分量或2个方向分量均存在明显速度脉冲,则产生的隔震层位移大于单向地震动;若仅地震动加速度峰值小的分量存在明...     

水电开发对河流水沙年内分配的影响分析

以中国西南重要的国际河流澜沧江为研究对象,借鉴"基尼系数"的构建思路,建立了水沙年内分配均匀度计算模型,并通过下游水沙与上游天然水沙和区域降水的关系,建立了河流水沙年内分配均匀度回归还原模型。还原结果与实测对比表明:漫湾、大朝山电站建设以来,澜沧江径流年内分配均匀度年均升高1.14%,变幅在-7.32%~10.81%之间,输沙年内分配均匀度年均降低0.23%,变幅在-18.98%~26.76%之间;漫湾、大朝山电站同时运行期间,澜沧江径流年内分配均匀度年均升高3.90%,输沙年内分配均匀度年均降低0.42%;大朝山水电站建设后,澜沧江径流年内分配均匀度升高而输沙年内分配变化不明显,说明大朝山水电建设后河流水沙关系发生了变化,但变化较小。该成果不仅能为相关研究提供方法借鉴,也为水电开发对澜沧江水沙年内分配影响程度的科学评估提供了新的依据。     

悬浮泥沙对藻类生长影响的实测与分析

通过对长江下游镇扬段的牛轭湖—内江的泥沙、水质、光强、藻类等进行现场监测和数据分析,探讨了内江悬浮泥沙对水下光强的衰减规律以及对藻类生长的影响。结果表明:内江水体中存在80%以上的粒径小于75μm的微细悬浮颗粒,其中不易沉降的粘土颗粒占到20%～50%左右,枯水期平均含量为40 mg/L,丰水期平均含量为70 mg/L,而藻细胞生物总量基本都在100万个/L以内,其中绿藻、硅藻为优势种。数据分析表明:泥沙对水下光强的衰减遵循指数函数衰减规律,光衰减系数与泥沙含量呈较好的线性相关性,内江的优势种绿藻、硅藻的生物量与泥沙含量呈显著的指数相关。认为,泥沙通过衰减光强间接地抑制藻类繁殖,这一抑制作用可以由泥沙含量和藻细胞密度之间的关系进行定量。     

单一贴壁四面体框架绕流场三维数值模拟

四面体透水框架群作为一种新型的防冲促淤措施已经在各种河流工程中得到推广应用,由于其特殊的几何形状,仅依靠常见的量测手段确定其绕流场结构存在较大困难,使得对该类方法防护机理的理解受到限制。在CFD通用程序Fluent平台上建立三维水动力数值模型,对单一贴壁四面体透水框架的清水流场进行模拟,并与超声测速仪(ADV)实测结果进行对比验证。研究表明该数值模型有效地补充了三维复杂流场的物理实验结果,有助于理解四面体框架的防护机理。改变水力参数,计算得到阻力系数C_D相对于雷诺数Re的变化曲线,当Re>105时,单一贴壁四面体框架的阻力系数C_D为一常数值,大小为1.557。     

基于变异系数权重的灰色关联投影法在水质评价中的应用

运用灰色系统理论和矢量投影原理,提出了灰色关联投影法,介绍了该方法的基本原理,给出了灰色关联投影角、灰色关联投影值等基本概念,总结了该方法进行系统分析的一般步骤。并将其应用于区域水环境质量综合评价当中,结果表明：该方法对于水质评价是有效可行的。     

弥散系数在非均质多相岩层中的尺度效应

根据渗透系数在多相岩层中的协方差函数,文中首先推导了用以描述溶质在三维模型中运移特征的宏观弥散系数方程,然后导出了纵向弥散系数用来表达该参数的尺度效应。利用一个例子,讨论了宏观弥散随时间的变化趋势,以及同一岩相内转移项和越相转移项对弥散的相对贡献。灵敏度分析指出纵向弥散系数是与岩相平均长度正相关,也与不同岩相的渗透系数的差值正相关,其取值随渗透系数的总方差的增加而增大。     

砂岩在温度作用下渗透率的实验研究

在以往实验的基础上,充分考虑岩石在温度作用下内部结构变化,选用阜新地层砂岩进行高温下的渗透率的实验研究。实验结果得砂岩的渗透率随温度增加而降低,为研究阜新地层地热开发提供理论基础。