青藏高原当雄地区湍流脉动耗散率特征研究

利用1998年第2次青藏高原气象科学实验（TIPEX）当雄地区观测站的湍流资料,分析了青藏高原中部地区湍流动能、温度脉动和湿度脉动耗散率的特征规律。结果表明,无量纲湍能耗散率φ_ε、无量纲温度脉动耗散率φ_N和无量纲湿度脉动耗散率φ_γ分别比风速梯度产生的能量、温度和湿度梯度产生的脉动约小20%,且随稳定度参数的绝对值的增加而呈增加的趋势;湍流输送和压力脉动项的影响贯穿于整个稳定度区间, 数值与z/L相联系。青藏高原中部地区湍流动能、温度脉动和湿度脉动耗散率的方程中系数与前人结果的差异,反映其对下垫面特征的依赖性。     

森林冠层上湍流尺度、耗散率和湍流结构参数

利用新型三维超声风速／温度仪，在中国东北长白山原始森林冠层以上观测的湍流资料，计算并分析了森林冠层上的湍涡特征长度尺度、湍流动量和热量耗散率、湍流动量和热量结构参数的特征。结果表明：湍流动量湍涡特征长度尺度与稳定度参数Z／L成正相关；湍流热量特征长度尺度与稳定度参数Z／L在不稳定层结时，成正相关，在稳定层结时近似成负相关；在不稳定和稳定层结大气中，利用湍流谱方法和利用风速垂直分量方差、温度脉动方差和Richardson数计算湍流动量、热量耗散率和湍流动量、热量结构参数有较好的一致性；无量纲湍流结构参数Cv^2z^2/3σω^-2和CT^2z^2/3σT^-2是Richardson数的函数；湍流热力结构参数CT^2与感热通量——↑ω′T′具有较好的线性关系。     

城市水泥下垫面／郊区下垫面湍流统计特征分析

为探讨城市水泥下垫面和郊区下垫面上的无量纲速度方差及温度方差与稳定度的关系,对2006年2月18日至3月10日南京市委党校楼顶和南京大学浦口校区观测站三层高度上的湍流资料的统计特征进行了对比分析,发现在不稳定层结下,城市水泥下垫面上的无量纲水平速度方差σu/u*和垂直速度方差σw/u*比郊区下垫面小,两者随稳定度z/L的变化基本符合1/3次律,但不能直接用Panofsky等提出的乡村下垫面条件下的经验关系式来表示。城市水泥下垫面上的无量纲温度方差σT/T*大于郊区下垫面。同时,在郊区30m高度附近的无量纲水平速度方差σu/u*和垂直速度方差σw/u*满足1/3次律,2m高度则不满足1/3次律。40m以下高度σT/T*与-z/L之间满足-1/3次律。     

不同下垫面温度和湿度湍流谱特征研究

利用相同探测设备、相同试验方法在戈壁、草原、郊区和城郊等不同下垫面开展的多次重复湍流观测实验资料,采用相同的湍流数据采集和处理方法,研究了不同下垫面温度和湿度湍流谱特征。研究表明：归一化的温度和湿度谱的高频段满足-2/3幂次律,低频段谱曲线相对集中在较窄的范围内,不呈现随稳定度参数z/L规则散布;较湿润地区的湿度谱曲线与温度谱十分相似,谱形一致;平坦地形谱曲线比粗糙下垫面要开阔、平缓;粗糙下垫面的谱曲线较为尖锐,“拐点”对应的无因次频率约为0.1;高粗糙度下垫面的高频段谱曲线高于平坦地形,说明高粗糙度地区的局地湍流耗散较强。戈壁下垫面的低频段湿度谱数值明显高于其他地区。研究还发现,稳定层结下,由于大尺度过程和重力波的共同作用,在分析双峰数据时应慎重。     

PM2.5浓度湍流特征和通量获取的实验研究

利用PM_2.5质量浓度测量仪E-Sampler的1 Hz高频采样功能, 采用涡动相关法, 计算山东省德州大气环境实验站2018年12月27日至2019年1月7日多次污染事件的PM_2.5浓度脉动和湍流通量, 探讨PM_2.5浓度湍流特征。结果表明, 实验观测期间PM_2.5浓度湍流通量均值为0.026 μg/(m²·s); 不同污染过程中PM_2.5浓度湍流通量传输方向不同, 表明不同污染过程的污染源汇属性不同。随着湍流统计特征量(如湍流动能、水平风速标准差、垂直风速标准差、水平风速、动量通量和感热通量)增大, PM_2.5湍流垂直通量呈现指数型减小的趋势, 即先急剧减小, 然后随各变量的增长变化不大。随着PM_2.5浓度增大, 其湍流通量绝对值呈现增加趋势, 因此PM_2.5浓度湍流通量的大小与PM_2.5浓度和湍流强弱有关。不稳定条件下, PM_2.5浓度归一化标准差与稳定度参数ζ = z/L 遵循-1/3幂次关系, 即 σ_c/C_* = 6.7(-ζ)^-1/3; 稳定条件下, 实验结果相对离散。另外, PM_2.5浓度脉动方差谱曲线在高频段满足-2/3幂指数率, PM_2.5浓度脉动与垂直速度脉动的协方差谱曲线在高频段满足-4/3幂指数率。研究结果表明, 利用E-Sampler的PM_2.5浓度1 Hz高频采样功能可以得到连续且有效的PM_2.5浓度湍流通量。     

南京夏季城郊湍流特征对比分析

利用2010年南京夏季城市热岛三维观测试验资料,对比分析了南京夏季城市和郊区下垫面的湍流特征。结果表明:①郊区大气层结呈现规律性的日变化特征,而城市大气几乎全天处于不稳定层结状态;②不稳定层结下,城市、郊区三个方向无量纲风速标准差与稳定度参数均呈1/3幂次关系;城市无量纲水平风速标准差小于郊区,而在垂直方向无明显差异,郊区略小于城市;③城、郊下垫面归一化风速谱曲线在高频段随无因次频率满足-2/3幂次律;低频段谱曲线集中在相对狭窄范围内;郊区风速谱曲线要比城市开阔且平缓;城市风速谱有明显拐点,水平风速谱和垂直风速谱拐点对应的无因次频率分别为0.007和0.01;④南京城、郊的垂直风速脉动含能涡区的特征尺度均小于水平风速脉动含能涡区,湍流动能在垂直方向上主要分布于小尺度湍涡。     

由中尺度风温场模拟湍流属性特征量

主要讨论了由中尺度模式中输出的风、温场用完全的二阶闭合方法,求取湍流二阶矩量,进而求得方差、湍流强度等湍流特征量,研究这些湍流特征量的时空分布规律,利用中尺度模式输出的风、温场,对不同下垫面上的湍流量的性质进行分析研究,以便 进一步了解中尺度系统中湍流结构的物理特征,对研究大范围的污染物的扩散很有帮助,研究结果表明模拟的湍流特征量符合已知规律;湍流强度有明显的日变化,湍流强度与下垫面的粗糙度有关,粗糙度大的地区,湍流强度也大;平坦地区,湍流强度小;湍流强度与稳定度有关,不稳定情况下的湍流强度比稳定情况下的湍流强度来得大,并进一步分析了不同稳定度下的归一化湍流速度标准差的廊线,也符合已知的观测及边界层模式的湍流量的模拟结果,方法为用中尺度模式预报风、温场诊断湍流场提供了一个有效的方法。     

河西戈壁地区不同天气背景下微气象状况的初步分析

对黑河计划ＩＯＰ期间在化音戈壁站观测的湍流脉动场资料及有关梯度资料进行了分析，得到了湍流脉动强度、湍流感热、潜热通量和温、湿梯度的若干特征。无量纲脉动强度的变化趋势与经典关系基本一致，但在量上稍有差异；一般的晴天情况下，感热大于潜热，湿度场以逆湿为主；不过感热和潜热的比例关系和湿度梯度均随天气状况而变；在每一个降水过程中湍流通量特征可以分为四个阶段，各个阶段的感热和潜热均有较大差异；降水发生过后，感热和潜热输送特征要恢复到降水前的状况大约需要４天左右的时间     

管内四孔通道后不可压湍流流动的LDV测量

运用偏振分离型ＬＤＶ系统对流经管内四孔通道的不可压湍流流动过程进行了测量研究。结果表明，通孔下游附近，流动具有湍动射流特征；管壁附近存在明显的回流再附区、在轴向时均速度分布趋于稳定前后，轴向湍流度由大于切向湍流度变化至两者近似相等。     

变比热真实气体效应的高超声速槽道湍流直接数值模拟

在高超速情况下,利用直接数值模拟方法,我们研究了真实气体效应(振动由度激发导致比热随温度变化)对槽道湍流影响,并与不考虑振动由度激发情况进行了比较.我们发现振动能激发对统计平均量影响主要体现在温度上,它能够抑制湍流场中平均温度升高;而对于密度,速度及压强影响很小.振动由度激发使原分运动更加剧烈,以致湍流场趋于平坦,表现为脉动值、相关函数及互相关函数减小.同时,由于振动能激发过程是一个吸热过程,因此它对湍流有抑制作用,表现在减小涡量、抑制湍能成及耗散等方面.振动由度激发对于湍流两点相关量、偏斜因及平坦因影响很小.     

基于数字化共轭曲面理论的数字齿面共轭求解

基于数字化共轭曲面理论和方法，根据啮合传动的规律，应用自行研制开发的共轭曲面求解软件Conjugater1．0．对直齿面和鼓形齿面的数字化共轭曲面求解分别进行了研究．可为各种齿轮的数字化啮合分析、模拟仿真以及数字加工技术提供理论和技术分析参考．     

切线曲面的斜等距曲面及其性质

斜等距曲面原理在机械加工中有着广泛的应用,因此,对斜等距曲面的性质进行研究具有实际意义,我们已经证明了锥面、柱面的斜等距曲面的一些性质,将证明切线曲面的斜等距曲面的一些性质,并分析了切线曲面上各点邻近处点的形状,由于在实际应用中,我们需要知道根据模型加工出的曲面能否达到要加工的曲面的形状要求,因此对曲面上各点形状的分析对实际应用具有指导作用。     

对Bezier曲面和B样条曲面之间过渡曲面构造问题的研究

提出了张量积Bezier曲面和B样条曲面的过渡曲面的算法,并且对于双三次张量积B样条曲面和双三次张量积Bezier曲面给出了计算实例,验证了算法的可行性。     

反演变换在计算机绘图中的应用

反演变换推导出的圆环面与斜椭圆锥面相贯线投影的参数方程，完全满足计算机绘图的要求。在计算机绘图上，应用这一参数方程编程，除了赋值不同外，对绘圆环面与斜椭圆锥面、斜椭圆柱面、圆锥面、圆柱面相贯线的投影具有通用性。     

三维Minkowski空间中的极小类时曲面

讨论三维Minkowski空间L~3={R~3:dx~2-dy~2-dz~2}中的平均曲率向量为零的类时曲面,给出了此种曲面的表示公式及实例。     

α－FeOOH在含氯离子电解质溶液中的界面模型

根据双电层由固体表面、内外Ｈｅｌｍｈｏｔｚ层组成，且表面电荷的分布由表面电离、表面配位决定的理论，本文建立了α－ＦｅＯＯＨ／ＮａＣｌ胶体悬浮液的界面模型，导出了与双电层内电荷及电势分布有关的表面电离、表面配位平衡常数的表达式。     

等值面绘制及其工程应用

根据等值面的概念，把等值线图的算法理论扩展到三维空间，提出了由空间离散分布的量值寻找其等值面的方法，并应用曲面拟合技术，实现了等值面图的计算机绘制与显示。研究结果为解决在三维结构分析中用三维图形来描述具有空间分布规律的物理量时所面临的难题，提供了新的途径。     

三角域Bezier曲面若干算法研究

从待拟合曲面的曲率变化大小出发 ,有针对性地提出新的三角域 Bezier曲面拟合算法和曲面曲率变化小的曲面拟合方法 ,进一步推导了曲面曲率变化大的曲面拟合方法 ;另外还研究了三角域 Bezier曲面对矩形域 Bezier曲面的逼近算法 ,给出了三角 Bezier曲面片表示矩形 Bezier曲面片的显式公式 ,通过图示形象化描绘了特征顶点递推过程 ,并指出了特征顶点递推公式。该算法在彩色 CRT校正透镜CAD系统中得到成功应用     

滚 球 曲 面 的 代 数 性

证明由两个代数曲面所确定的滚球曲面仍是代数曲面     

隐式与参数曲面间的混合曲面设计方法

针对管道曲面设计中如何构造过渡曲面问题,提出了一种隐式曲面与参数曲面间的混合曲面设计方法.对于给定的隐式曲面与参数曲面,存在着等距曲面族,每一对相关的曲面均产生交线,混合曲面即为一系列相关曲面交线的集合.采用该方法能更加方便有效地调整混合曲面的范围与形状,并能满足工程要求.文章还证明了混合曲面与隐式曲面及参数曲面之间为G1-连续.