地面突风对通航飞行器的影响及数值模拟研究

突风一直以来都是危及飞行安全的重要气象要素之一,造成国民经济和人民生命财产的损失。利用常规观测资料、ADWR-X多普勒气象雷达资料和ERA5逐小时再分析资料,对四川盆地西部一次爆发性大风过程中风场的精细化特征、成因及对飞行的影响进行诊断和模拟研究,结果表明：此次大风过程风速增长快,爆发性强。地面风速自午后开始出现4次波动,且每一次波动期间风速峰值呈增加趋势,时间呈缩短趋势。由于第4次波动风速呈爆发性增加,最大瞬时风达到了16.1 m/s,地面风速脉动值超过5 m/s,致使跑道区域内流场的不稳定性增加,起降跑道侧风值超过了中小型飞行器的起降标准。高空动量下传对本次大风过程中风速的爆发性增加起主导作用。中层强偏南气流与低层偏北急流配和,中层辐合以及低层辐散下沉的垂直结构使得低层下沉气流异常强劲,将900～850 hPa的大风核快速向地面传导。通过天气研究与预报(weather research and forecasting, WRF)模式四重嵌套对本次过程进行模拟,表明WRF对盆地西部冷空气补充南下引起的在风速演变趋势、风速最大值和大风影响时段的风向有较好的模拟能力,对飞行起飞和着陆有一...     

风荷载作用下输电塔结构动力可靠度分析

介绍一种新的随机结构分析方法-概率密度演化方法,以及基于该方法的动力可靠度分析方法．为 了实现其在风工程中的应用,从随机Fourier谱的思想出发,阐述了随机风场具有随机性的物理本质,给出 了两个基本随机变量-地面粗糙度z0和10 m高平均风速U10服从的概率密度函数．最后,应用概率密度演 化方法对某输电塔结构受风荷载作用下的动力可靠度进行了分析,并将分析结果同随机模拟方法计算得到 的结果进行比较．算例证明,概率密度演化方法可以准确、有效地分析风荷载作用下输电塔结构的动力可 靠度．     

基于粒子追踪的风场可视化方法

为了更直观地表示三维风场的变化特点，针对气象风场数据集的特点采用粒子系统的方法可视化表示风场属性，提出了通过粒子的位置变化动态反映风场速度方向以及大小，同时将风场涡旋度的强弱映射成粒子本身的旋转状态，最后选取CDC数据中心的风场数据验证了实验结果。     

基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析

以三线两塔直线段输电塔-线体系为工程对象,应用有限元数值模拟,建立了基于概率密度演化的输电塔-线体系抗风可靠性分析方法。首先,应用谱表示-降维方法模拟结构脉动风场,生成风荷载的代表性样本集合。然后,结合概率密度演化理论,分析了输电塔-线体系考虑气弹效应的随机动力反应。最后,应用等价极值思想构建了风荷载作用下输电塔-线体系失效准则,进而对输电塔-线体系的抗风可靠性进行精细化分析。本文结合谱表示-降维方法与概率密度演化理论,实现了仅用较少数量的代表性样本来精细地分析结构的抗风可靠性,为工程实践提供参考。     

大气风场探测萨尼亚克干涉仪光程差的计算及探测模式研究

提出了基于时空混合调制的大气风场探测模式;应用光线追迹方法推导了一种改型萨尼亚克干涉仪在任意角入射时的光程差;从理论上对该干涉仪的参量作了分析计算;通过对同种、异种材料组合的理论分析,得出了异种材料组合的改型萨尼亚克干涉仪更加适合高层大气风场探测。该干涉仪具有稳态、大视场、大光程差、时空混合调制探测模式等显著特点。该研究发展了高层大气风场的被动探测理论,对风场探测技术研究、探测模式和工程化都具有十分重大的理论及实践意义。     

迈克尔逊风场干涉仪基准光程差及步长误差容限分析

迈克尔逊干涉仪风场探测是在一定的基准光程差的基础上,通过动镜步进或四分区镀膜的方法,获得一个波长范围内步进间隔为λ/4的四步干涉强度.在此过程中存在的基准光程差误差及步长误差将对结果产生影响.对在一定的结果不确定度允许范围内的误差变量的容限值进行了讨论.在可以预知的误差存在情况下的精确结果的得出给出了计算方法.     

谐波合成法模拟随机风场的优化算法

为解决传统谐波合成法模拟多变量随机脉动风场效率低下的问题,首先将互谱密度函数矩阵分块,然后采用递归优化算法进行矩阵的Cholesky分解,同时引入矩阵乘法算法来代替传统算法的叠加过程,从而减少了互谱密度矩阵中元素生成的数量,加快了矩阵分解和脉动风场合成的速度.工程实例表明,上述优化算法可有效减少整个模拟过程的计算时间,提高模拟效率.     

闽浙沿岸上升流及其季节变化的数值研究

采用三维斜压非线性数值模式ECOMSED,同时考虑地形、边界流(台湾暖流、黑潮和长江冲淡水)、热通量及QuikSCAT风场等动力因子,对闽浙沿岸上升流及其季节变化进行了数值研究.结果表明,闽浙沿岸一年四季均有上升流存在,且上升流中心及上升流强度有明显的季节变化特征.其中,浙江沿岸舟山群岛和渔山列岛附近、福建沿岸海坛岛和马祖列岛附近四季均存在较强的上升流中心,上升流强度季节变化特征是"冬弱夏强".冬季上升流强度为10-3cm/s量级,沿岸平均上升流速约为0.3×10-3cm/s;夏季最大上升流速可达0.8×10-2cm/s,沿岸平均上升流速约为0.4×10-2cm/s.     

可变风场中多烟雾融合实时绘制算法的改进

多烟雾融合的实时仿真非常具有挑战性与实用性,针对不同烟雾融合时的边界过渡不自然的问题,提出一种改进的多烟雾融合实时绘制算法.首先,为了准确描述可变风场中多烟雾融合过程,通过刻画小尺度可变风场,并将描述风力的时变函数加入N-S方程的外力项,从而实现可变风场中多烟雾的融合;然后,为改善不同烟雾融合时的边界过渡不自然的问题,...     

随机风-浪一体化降维建模及风机结构可靠度研究

基于随机脉动风场和随机波浪力场的谱表示降维模拟方法,采用脉动风速Davenport谱与波浪P-M谱对风、浪谱参数进行一体化构造,并应用相同的基本随机变量来保障风、浪模拟的概率信息一致,实现了随机风-浪一体化降维建模。进一步,基于ANSYS有限元软件建立了近海风机塔架数值计算模型,并以顶点位移为指标,进行了三种工况下结构的动力可靠度分析。数值算例验证了随机风-浪一体化降维建模方法的有效性。结构动力分析结果表明,风荷载对风机塔架顶点位移响应的影响占主导地位,同时波浪荷载的作用亦不可忽略。此外,随机风-浪一体化降维方法生成的代表性样本概率信息完备,可与概率密度演化理论结合实现海工结构在风浪共同作用下的精细化动力响应及可靠度分析。