戈壁下垫面空气动力学参数确定的再研究

提出一种确定地表粗糙度z₀的方法。该方法仅需利用精细风廓线资料进行计算,误差较小,尤其适用于近中性层结观测较困难的情况。根据2006年夏季河西走廊戈壁地区的大气边界层观测资料,利用该方法确定的z₀为0.60mm左右,和前人方法计算结果0.78mm接近,证实了此方法和z₀数值的可靠性和可信度。此外,由于不同测量高度代表不同区域尺度上的特征,地表粗糙度的确定还应考虑风廓线的观测高度及分布状态。     

南京164米铁塔观测风速廓线的研究

本文根据南京八卦洲164米高塔连续两年的观测资料分析塔层风速廓线的特点,得出了指数律中的参数m和对数律中的下垫面粗糙度z。随风速和大气层结变化的基本规律。     

粗糙元特征对风洞中大气表面层模拟的影响

采用不同尺度、不同铺设密度的二维正方形粗糙元,在环境风洞中对大气表面层进行了模拟.使用粒子图像速度场仪对所模拟的大气表面层风速廓线、湍流强度进行了测量.结果表明:当粗糙元的铺设长度达到实验段入口高度的12倍以上时,依靠自然形成法所模拟的对数风速廓线高度可达实验段高度的60%;空气动力学粗糙度Z0最高可达粗糙元尺度的0.4～0.5倍,且Z0随粗糙元铺设区到测量断面的距离呈指数变化;同一高度上湍流强度随粗糙元铺设间距的增加而减小,当廓线高度达到实验段高度的40%以上时,湍流强度不随粗糙元大小及铺设密度的变化而变化,其大小为12%～13%.实际应用中,在已知所需Z0和摩阻风速U*的情况下,可通过粗糙元尺度及铺设密度的不同组合获得满足要求的大气表面层,并确定实验模型区的位置和实验段的入口风速.     

地基微波辐射计反演温/湿度廓线的BP神经网络训练方案对比

为提高地基微波辐射计反演大气温/湿度廓线的精度,提出了一种直接利用高垂直分辨率探空资料与地基微波辐射计观测亮温训练反演温/湿度廓线BP神经网络方案.基于地基微波辐射计的观测特点,提出了一种基于微波辐射计地面观测资料和探空资料的观测亮温综合质量控制方案,利用质量控制后的观测亮温训练BP神经网络(OBS-BP),并与基于MonoRTM辐射传输模式模拟亮温训练BP神经网络(SIM-BP)的方法进行了对比.结果表明, OBS-BP反演温度廓线的均方根误差随高度逐渐增大,范围为0.62～2.81 K,偏差范围为-0.67～0.43 K,相关系数随高度的升高逐渐减小,变化范围为0.92～0.99;相对湿度廓线的均方根误差在0～4.75 km随高度升高而增大,在4.75 km以上随高度升高而减小,范围为8.21%～24.37%,偏差范围为-3.87%～4.54%,相关系数随高度升高逐渐减小,变化范围为0.13～0.94.将OBS-BP和SIM-BP反演高时间频次的温/湿度廓线的效果进行了对比,得出OBS-BP的反演结果能更好地反映对流层内大气温/湿度演变过程,相对于利用SIM-BP的反演结果, OBS-BP反演温/湿廓线在各个高度层上均优于SIM-BP,与探空资料具有更好的一致性,更适用于实际观测中地基微波辐射计温/湿度廓线的反演.     

基于图像处理的土壤表面粗糙度测量实验研究

土壤表面粗糙度是表征土壤表面微地貌的一项重要指标,是目前微波遥感领域的研究热点之一。该文基于图像处理的方法,利用自制的土壤表面粗糙度板和数码相机,采用探针廓线法,实现了一种简单有效的土壤粗糙度测量方法。该方法通过对土壤表面粗糙度测量板进行拍摄,然后对拍摄的图像进行处理,获取各个探针的实际高度值,并计算出表征土壤表面粗糙度的均方根高度和相关长度。通过对比实验验证了该方法的有效性。     

利用探空资料建立北京地区水汽廓线的参数化方案

利用 2008年探空资料分析了北京地区水汽廓线的分布特征, 提出不同边界层状况下水汽廓线的参数化方案。 在稳定边界层或浅对流边界层条件下, 水汽廓线的参数化方案可以用q=q₀e^z/2624(q₀为地面水汽比湿)表示。在对流边界层条件下, 水汽垂直分布受大气边界层影响非常显著, 参数化方案可以采用: 1) 对流边界层内(0≤z0; 2) 对流边界层高度附近(|z-PBL|<200), q=q₀(A-B(z-PBL)); 3) 对流边界层高度之上(PBL+200≤z), q=Cq₀(z-5000-PBL) (z和PBL分别为距地面高度和对流边界层高度, 单位均为m)。参数分别为A=0.72, B=1.4×10^-3m^-1, C＝-9.17×10^?5m^-1。在对流边界层下, 水汽廓线的参数化方案如果仅采用e指数分布会低估10%的水汽总量, 而新提出的参数化方案能更好地给出水汽的垂直分布。     

上海城市对大气边界层若干影响的初步分析

本文根据上海城市气候特征与大气污染防治课题组提供的上海城、郊同步观测的小球测风、低空探空和平衡球等资料,对上海城郊近地层和边界层内的湍强、R_i数、摩擦速度、下垫面粗糙度、风速廓线以及扩散参数等进行计算,并且采用城郊对比法进行分析和探讨.结果表明,上海城市对边界层动力和热力特征影响甚大,城市这个人为因素对边界层的影响不容忽视.     

城市及乡村大气边界层结构的数值模拟

建立了一个研究城乡非均匀下垫面陆面物理过程与大气边界层相互作用的模式。模拟了城市及郊区、乡村下垫面的地面热量通量、地表温度、混合层高度及大气边界层结构等特征。对城乡之间的差别进行了对比。模式主要依赖于以下参数和物理量：地面反照率、下垫面粗糙度、土壤的可含水量、下垫面的热容量和热扩散系数、云量等参数。结果表明,本模式能合理地模拟不同地表热量平衡、地表气温、混合层高度、湍流交换系数、湍流动能、位温廓线等,以及它们的日变化。该模式所取参数主要针对北京市,时间为九月初,对于其他城市,参数应作相应的调整。本模式还可以用于其他均匀或非均匀下垫面的模拟。     

夏季风影响过渡区的动力学粗糙度的特征分析

利用北方协同观测试验中夏季风影响过渡区榆中站、定西站和兴隆山站观测资料,分别代表草地、农田、混合型下垫面,采用通量廓线方法计算了各下垫面的粗糙度,分析了下垫面动力学粗糙度随风向、风速、摩擦速度和热力稳定度的变化特征及其与风速、热力稳定度的参数化关系.结果表明,动力学粗糙度随风向有明显的变化,因风向区间通量的不同而不同;动力学粗糙度与风速整体呈负相关,且在不同站点存在显著差异,在草地和混合型下垫面的相关性较好,而在农田下垫面相关性较差.动力学粗糙度与摩擦速度的关系相对较为复杂,在小摩擦速度区间随摩擦速度递增而递增,在大摩擦速度区间随摩擦速度的递增而递减.大气稳定时,粗糙度随热力稳定度呈显著负相关,大气活跃时,粗糙度随热力稳定度呈正相关.     

地基12通道微波辐射计反演大气温湿廓线及估算雷达路径积分衰减

利用TP/WVP-3000型地基微波辐射计12通道亮温观测资料,发展了一套大气温湿及液态水廓线反演算法.首先对近20年历史探空数据进行数据转换、插值等处理后,分无云和有云两种类型,运用MWMOD微波辐射传输模式,计算无云情况下的微波亮温集,根据相对湿度廓线,利用模式的绝热液水含量分析方法,模拟计算出液态水廓线及对应的微波亮温数据集,利用改进BP神经网络计算模型,通过神经网络学习训练,获取代表该地区的神经网络系数,用于反演计算大气温度、水汽密度、相对湿度和液态水廓线.与GPS探空数据对比,反演的大气温度廓线在7 km以下误差均在3 K以内,水汽密度廓线在6 km以下误差均在3 g/m2以内,部分底层廓线的反演值与GPS探空观测接近,获得了较好的反演结果.同时,通过模式分析出云水廓线,弥补GPS探空不足,利用微波辐射计观测进行验证,估算雷达路径积分衰减,用于试验降水雷达反演分析.     

铀矿山下垫面粗糙度对大气风场影响的数值模拟研究

以某实际铀矿山为对象,运用CFD方法,基于N-S方程建立三维大气风场的物理模型,研究三种下垫面粗糙度下（z=0.1 m,z=0.5 m,z=1.0 m）的大气风场结构.结果显示,随着粗糙度增大,近地面风场速度变化达到19%;随着高度上升,大约在200 m后,粗糙度影响减弱,风场等值线趋于平稳;风场流速越大,近壁面处粗糙度对风场的阻碍作用越明显.在粗糙度较大（z≥0.5 m）情况下,可适当通过提高污染物排放高度来加强大气的输运能力,以缓解局部地区的污染。     

深部复杂金矿体充填开采对地表建筑物稳定性影响

为研究深部复杂矿体开采对地表建筑物稳定性的影响，借助概率积分法计算安全开采深度;采用3D Mine-Rhinoceros-FLAC^3D耦合构建矿区三维模型，进行地表安全性及变形规律研究.结果表明:①采用充填法进行深部矿体开采，地表产生均匀沉降变形，最大主应力随回采步骤增加呈多项式增长趋势，最小主应力呈线性增长趋势，扰动高度沿矿体走向呈正态分布趋势;②矿体的开采使其正上方产生“盆地式变形”，并依据安全性参数进行地表扰动边界圈定;③当下沉变形值小于10mm、变化率大于0.5时和下沉变形值大于10mm而小于20mm、变化率大于1.5时，地表均为整体下沉现象，稳定性不受影响.     

基于响应曲面法电火花线切割回转零件实验研究

以低速走丝电火花线切割加工回转铜钨合金(CuW70)试件为研究对象,采用Design-Expert软件设计Box-Behnken实验,利用响应曲面法分析得出不同速度参数对工件表面粗糙度及材料去除率的影响规律,并得出兼顾加工效率与表面质量的最优工艺参数组合.结果表明,速度参数对表面粗糙度影响的主次关系为工件转速>进给速度>走丝速度;对材料去除率影响的主次关系为进给速度>工件转速>走丝速度.多目标参数优化得出:当工件转速为46r/min,进给速度为1.0mm/min,走丝速度为45mm/s时,表面粗糙度达到0.882μm,材料去除率达到0.625mm³/min.     

岩石表面粗糙度的三维定量分析方法

为探究一种三维定量描述岩石表面粗糙程度的方法,通过非接触式超景深三维显微设备获取岩石表面三维彩色等高图,提取并计算三维彩色等高图上各像素点的坐标信息,提出"表面轮廓体积均方根"Vp描述岩石表面粗糙程度。研究结果表明:Vp值与标准轮廓曲线的JRC值、节理剖面系数Rp值均存在指数函数正相关,Vp值越大,粗糙度越大;Vp用于对比粗糙度差异性更直观,克服了粗糙度各向异性及不同方向上存在随机性的理论缺陷,设备及像素点统计方法具有较好的经济性、高效性。     

用VBA对Auto CAD2000平台表面粗糙度自动标注

用VBA对AutoCAD2000平台上表面粗糙度的自动标注进行了开发。根据国家标准用VBA创建了表面粗糙度的块和属性;用对话框实现了表面粗糙度符号类型、比例、糙值的选择;用矢量法实现了对插入块的角度、尖端指向的判定。使表面粗糙度符号实现了自动标注。     

煤表面结构介观表象的原子力显微镜(AFM)观测

针对煤复杂的表面结构,运用原子力显微镜(AFM)观测介观尺度下煤表面特征的研究方法,对煤表面形貌进行了初步观测,获得煤样的二维和三维表面形貌图,并进行了煤表面的粒度、粗糙度及功率谱分析.分析结果表明:幅度参数是表征煤样表面粗糙度的特征参数之一;利用功率谱密度有助于分析煤表面的分形特征,将AFM用于煤的表面结构特征研究,为研究煤表面介观特征提供了新的研究方法.     

冷轧带钢板形和表面粗糙度协同控制

为了解决某冷连轧机组在生产实践中对板形和表面粗糙度协同控制的问题,在大量现场实测与实验的基础上,通过研究板形生成规律及带钢表面粗糙度形成规律,揭示了板形与表面粗糙度控制中产生矛盾的根源及本质,提出了合理的解决方案,取得了良好的现场应用效果.     

光外差干涉磁盘表面粗糙度测量仪

根据外差干涉计量术的原理,研制了非接触式的光外差干涉磁盘表面粗糙度测量仪.其垂直分辨率小于1nm,横向分辨率为2μm,对标准样板和计算机磁盘表面的测量结果也很令人满意.