北黄海冷水团形成机制的初步探讨——Ⅱ.模式解的讨论

北黄海冷水团理论模式解揭示:冷水团的形成主要是北黄海洼地之上的过冬水体,由于入春以后海面不断增温,热量自表层向深层不断传递的结果.在冷水团成长期(6—7月),非线性垂直对流和平流效应不断增强,逐渐和由表及底增温的热扩散效应取得平衡,从而导致强温跃层和侧向锋面的形成.与此同时,三维热生密度环流相应而生;在冷水团整个成长期,水平密度环流始终呈气旋型的,而垂直环流则经历了由冷中心为下降流、边缘为上升流过渡到冷中心为上升流、边缘为下降流的两个阶段.     

我国锋的消长区

锋生(锋消)在天气学和气候学方面是一个重要问题。本文用OT_(1000)~(700)代表对流层下部的热力场,用850hpa风场代表对流层下部气流场,我们采用S.Petterssen锋生函数公式(F=d/(dt)|▽s|)计算20°—50°N,75—125°E范围内250km×250km网格点上1、4、7、10月的锋生函数值F。同时统计了1960—1969年通过上述区域各季中月的实际锋发生频数,两者作对比分析,用以说明我国冬夏春秋四季锋生(消)和实际锋频数的分布。     

移动火焰锋面(MFF)模型火焰锋面确定条件的进一步改进

考虑碳粒表面还原反应的移动火焰锋面模型(MFF-Ⅰ)在推导火焰锋面位置时,仅考虑了碳粒表面氧化反应的影响.本文综合考虑碳粒表面的氧化反应、还原反应对火焰锋面位置的影响,给出更严格的推导,即MFF-Ⅱ模型.在通常的燃烧工况下,改进模型MFF-Ⅱ与原始模型MFF-Ⅰ相比,预报结论基本一致.但对于较低氧浓度的工况,比如再燃、气化问题,改进模型MFF-Ⅱ同样可以给出可信的预报结果,而这是MFF-Ⅰ模型所不及的.     

气流入口条件对低旋流燃烧火焰稳定性的影响

为了研究低旋流燃烧器在喷嘴出口气流平均速度为10.12~19.12m/s、入口温度为300~500K、入口压力为101.325~8×101.325kPa条件下的火焰稳定性,对当量比为0.7的甲烷空气预混气体进行了数值模拟,分析了低旋流燃烧器的流场结构及火焰特性,揭示了燃烧稳定的根本原因。结果表明:低旋流燃烧器流场结构受气流入口条件的影响较小,且能够保持自相似特性;轴向和径向速度延伸率以及虚拟原点的位置基本不受气流入口条件的影响;低旋流燃烧器流场随喷嘴出口气流平均速度、入口压力的增加,回火的可能性减小,随入口温度的提高,回火的可能性增大。综合而言,低旋流燃烧器能够在较宽气流入口条件下保持火焰锋面稳定,有利于燃烧器的稳定工作。     

用铁塔资料研究地面冷锋的结构

利用铁塔的梯度观测资料研究夜间干冷锋过境进时的边界层结构和部分地面锋面和特征。资料表明近地面，锋面与地表面近于垂直，同附近垂直运动很强，只比水平风速小一个量级，表征湍流变换强度的总体拖是曳系数ＣＤ和热量输送系数ＣＨ在锋面过境前后有明显的响应。并存在着明显的日变化，陆面上白天的ＣＤ和ＣＨ值较海面上大一个量级。     

有限气相反应速率条件下MFF模型应用方法的研究

本文使用"CO相对燃烧速率"的概念和通用的"有效影响参数转化方程",将带有气相反应速率无穷快假设的移动火焰锋面(MFF)模型成功地扩展应用到有限气相反应速率条件的计算中。对于多组不同有限气相反应速率、以及不同粒径的碳粒燃烧计算,MFF模型扩展应用的预报结果都与严格连续膜模型符合较好,碳粒着火温度的预报也更为准确。     

两种亚网格燃烧模型的对比研究

为详细比较动态增厚火焰模型和火焰锋面密度模型的性能,本文分别采用这两种亚网格燃烧模型对工业燃气轮机PRECCINSTA的模型燃烧室内湍流预混火焰进行了大涡模拟研究。计算结果与实验数据吻合良好,且这两种模型预测得到的速度、温度和主要组分的统计数据也非常接近。然而对于CO的分布两者的预测结果差异明显,文中对此进行了简要分析。研究还表明本文的计算结果与实验数据的吻合度与文献中报道的前期结果相比有所提高。     

甲烷湍流射流火焰锋面结构的激光PLIF测量

利用OH-PLIF技术,研究了甲烷空气预混射流火焰,在不同出口雷诺数下,不同氮气稀释比例下火焰OH自由基的二维分布以及火焰的前锋面结构特性,以此实现对柔和燃烧的基础特性研究。实验结果显示,在获得大量氮气稀释后,预混火焰的OH浓度峰值减少了30%以上,并且整个燃烧反应明显延迟,但火焰面面密度没有发生明显变化。同时发现,改变出口雷诺数对火焰OH浓度影响较小,但是增加出口雷诺数可以扩大燃烧反应区。     

地形对东海黑潮锋面弯曲影响研究

作者运用简化的η坐标POM模式数值研究了地形对东海黑潮锋面弯曲的产生与成长的影响,平底时,小扰动迅速发展导致锋面出现大弯曲,考虑到地形因素和黑潮流远离陆架的情况,因其锋区正处在陡的陆坡之上,斜压不稳定被减小,其锋面不会出现如观测所示的湾曲,结果表明,在该实验条件下,地形对锋面起到稳定作用。