台风风场研究及其数值模拟

对近年来台风风场研究及其数值模拟方法作了论述.阐述了浮标和地面台站观测、飞机侦察、雷达卫星高空观测等台风观测手段;阐明了简易参数分析模型、定常动力学模型、非定常动力学模型、运动学模型等台风风场模型;分析了既有风场模型对我国东南、华南沿海海域台风风场模拟的适用性,又论述了基于台风内各站点、基于台风影响区域、台风全路径等极值风速预测研究手段.最后,展望了台风风场数值模拟的发展趋势和需解决的问题.     

东海PN断面障碍层和水团的季节变化特征及其可能联系

本文利用PN断面的高分辨率海水温-盐-深剖面测量仪(CTD)温度、盐度和密度资料进行分析,发现PN断面处的水团有明显的陆架水和黑潮水的交汇特征,且随着季节的变化PN断面处的水团特征也发生明显的变化.通过观测资料还确定了PN断面处障碍层是常年存在的而且具有显著的季节变化.采用曲线族拟合的水团分析方法,根据不同季节PN断面上陆架水和黑潮水的混合特征,证明了水团混合在障碍层形成及季节变化中的重要作用,发现障碍层的季节变化与陆架水团和黑潮水团混合的季节变化密切相关.夏季,陆架水团向外海延伸,浮置于黑潮水之上,此时障碍层深度最浅,障碍层厚度最大;秋季,黑潮水离岸最近,将黑潮水与陆架水的交汇处向西压迫至陆架内,此时几乎不存在障碍层,零星存在的障碍层深度较深,厚度是一年当中最薄的;冬季,由于黑潮水的核心相对于秋季向深海移动,使得陆架混合水也相应地向外海拓展,而且此时陆架水与黑潮水的交汇处不只在混合层内而是影响到跃层,此季节障碍层是一年当中深度最深,厚度最厚的;春季,黑潮水的核心以及两种水团的交汇处相对于冬季的位置更向深海移动,所以此时PN断面上的障碍层深度和厚度相对于冬季变化不大,只是位置东移.海面风场和净热通量场通过改变...     

大跨度桥梁气动力计算

首先介绍一种高效的用于大跨度桥梁风致振动分析的风场模拟方法,在此基础上进一步给出大跨度桥梁抖振力和自激力时域表达式.运用本文理论对香港汀九大桥进行了风场模拟和气动力计算,据此完成了大桥的抖振响应时程分析。有关计算结果与风洞试验结果相当吻合,说明了本文方法的正确性与实用性。     

1307号台风“苏力”台风浪数值模拟

以T639预报风场驱动目前国际先进的第三代海浪模式WW3(WAVEWATCH-III),对发生在2013年7月中旬的1307号台风"苏力"所致的海浪场进行数值模拟,并利用来自台湾岛、朝鲜半岛、日本的浮标观测资料,验证模拟台风浪场的有效性,进而对台风浪的结构特征进行分析,以期为台风浪场的数值预报、防灾减灾等提供科学依据.结果表明:1)以T639预报风场驱动WW3海浪模式,模拟的台风浪场较好地刻画了台风"苏力"的结构特征;2)与浮标观测资料对比发现,模拟有效波高整体上具有较高精度,与观测值在曲线走势上保持了较好的一致性,在数值上稍大于观测值;3)澎湖浮标站处的模拟有效波高与观测值出现较大差异,这应该与台湾海峡的复杂地形、T639预报风场在台湾海峡的准确度有关;4)台风海浪场与海表风场表现出较好的一致性,台风位于大洋时,高值中心的有效波高可达13m以上,台风逼近福建沿海时,带来了11m左右的巨浪.     

基于EMD分解法台风“梅花”的近地风特性分析

在EMD分解结果上处理得到非平稳时段的湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风速谱。结果表明,和传统方法处理结果相对比,基于EMD分解法更加适合风速处理。     

基于WRF与CFD的复杂地形风场多尺度耦合模拟分析

在超高层建筑结构抗风研究中,风场的准确模拟是重要的前提条件.文中综合利用WRF(中尺度天气预报)模式可以模拟高空大气环流、小尺度CFD模拟具备高时空分辨率的特点,选取深圳气象塔周边地带作为一典型丘陵地貌风场研究区域,基于四维数据同化(FDDA)技术的WRF模式,以及平衡态大气边界层CFD模拟,进行这一复杂地形局部风场的...     

单多普勒雷达风场反演方法敏感性试验

为了比较3种单多普勒天气雷达风场反演方法(即VAP方法、UW方法、涡度-散度法)的反演效果和适用性,用这3种方法对几种典型的理想风场进行反演和敏感性对比试验,并对造成反演效果差异的原因进行了细致的分析.试验结果表明,这3种方法对均匀风场的反演效果都很好,UW方法的误差最小且计算量较小;3种方法对切变场的反演效果类似,径向速度差值较大的UW方法相似系数却稍大,切变越大时反演误差越大;对于涡旋场3种方法反演效果都不理想,若为径向气流显著而切向气流不显著的涡旋场可以用UW方法来反演.因此,相对而言,可以选用计算量小且相似系数较高的UW方法来反演二维简单风场.而在研究和实际应用中,应该进一步探讨用假设条件更接近实际情况的反演方法来更准确地反演风场.     

直流风洞中大比例风场模拟试验

利用尖劈、粗糙元、挡板等被动装置,在湖南科技大学直流风洞中调试不同地貌条件下1:20大缩尺比风场,研究适合低矮建筑缩尺比模型的风洞试验风场,分析尖劈、粗糙元、挡板等被动装置对大气边界层风场的影响.试验结果表明:尖劈迎风面尺寸对平均风速剖面和湍流度剖面影响明显,粗糙元布局对湍流度剖面下部区域影响显著,而挡板的形状及位置对...     

大型集装箱船拖曳水池敞开式风场中风阻试验与数值计算

就拖曳水池开展了风场研究,对敞开式风场风阻试验进行了可行性验证.在此基础上,对一缩尺比为1.0∶87.5的3 100箱集装箱船模进行了风阻测试与集装箱布置优化分析,结合一系列布置方案试验结果以及计算流体力学CFD数值模拟计算,讨论了集装箱布置对船舶风阻的影响.结果表明:敞开式风场中风阻试验是一种简单有效的新式测量方法;试验结果与CFD及ITTC推荐公式进行了交叉验证,具有一定可靠性,CFD在精度与细节模拟上效果更佳;布置优化可以有效减少大型集装箱船风阻.     

风速脉动对跃移运动的影响

对风沙流中随机风场模型进行了描述，然后基于高斯概率分布，利用随机Fourier级数生成脉动风场，进而对混合粒径颗粒在湍流随机风场中的运动进行数值计算，给出了颗粒的垂直质量通量和水平质量通量以及沙粒粒径分布的变化情况。实例分析表明，所提出的算法在给定条件下，数值模拟结果与实际观测结果符合良好。