坡度对三维山丘风场特性及绕流机理分析

为研究坡度对山丘地形风场特性的影响,采用基于空间平均的大涡模拟方法进行了非定常绕流数值模拟研究。首先,通过与试验结果的对比,验证了模拟方法及参数的有效性;然后,研究了15°、21.8°、30°和45°四种坡度对山丘的近地绕流平均和脉动风速场的影响,着重从时均和瞬态流场角度进行了影响机理分析;最后,分析了坡度对地形加速效应的影响,并与不同国家规范结果进行了对比。结果表明：大涡模拟方法可以较有效地模拟不同坡度山丘的平均和脉动风速特性;不同坡度山丘迎风面处的平均和脉动风速场的变化规律基本一致,差异主要在山顶和背风面处。在山顶位置,随着坡度的增加,脉动风逐渐增大,以坡度30°为界,山顶处的流向平均风速呈现先减小后增大的趋势,背风面流动分离点逐渐向下游移动,引起涡旋中心位置逐渐向下游移动且远离山丘壁面。在背风面山腰近壁区,以坡度30°为界,当坡度较低时,随着坡度增大旋涡尺度不断增大,旋涡尾迹变宽,能量逐渐集中,流向平均风速逐渐减小,脉动风速逐渐增大;坡度大于该值时变化趋势则相反。不同坡度的地形加速效应趋势基本类似,主要差异在近壁区,结合各国规范本文给出了不同坡度地形加速效应的最大值曲线。     

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平均风速剖面及湍流度剖面均影响较大.D类地貌大湍流、大缩尺比风场的近地湍流度剖面与规范标准剖面差异明显,值得进一步深入研究.     

基于有限元的大叶杨树叶运动模拟

对风场中树木的动态模拟研究,大多数都忽略了树叶的运动,最多也只是描述了其运动形式。采用有限元方法来分析其真实物理运动形态,提出了使用有限元中壳体分析方法来研究大叶杨叶面结构。计算和模拟了其三种运动状态,从而得到一片树叶真实的物理运动过程。同时提出以簇为单位分析一段树枝上树叶的整体运动,这样能够简化计算,又不失真实地反映其运动过程。     

利用可移式多普勒激光雷达测量大气风场

小型可移动式（车载）非相干多普勒测风激光雷达,用于大气边界层和对流层中下层大气风场、湍流及气溶胶的监测与预报研究,并且满足气象业务化应用的要求。可以对晴空三维风场进行高时空分辨率的测量。探测参数包括径向风速和散射强度（气溶胶浓度）,并能为用户提供多种标准数据产品。     

大跨度悬索桥随机风场的模拟研究

利用改进的线性滤波器法模拟具有空间相关性的脉动风荷载,给出了用该方法模拟脉动风荷载的步骤.利用MATLAB编写了模拟的具体程序,并把程序应用于鼓山大桥脉动风荷载模拟,将模拟值与目标值进行校验.结果表明,模拟的效果较好,可满足工程实际的需要.     

珠江三角洲区域大气扩散和输送特征诊断分析

为了深入研究珠江三角洲区域大气扩散和输送特征, 利用2006年珠江三角洲地区460个地面自动气象站的全年逐时气象数据和探空资料, 对自动气象站资料进行质量控制并整理, 使用Calmet模式诊断出逐时气象场。利用逐时风场和72小时轨迹, 对该地区的扩散类型进行分类(系统大风型、弱背景影响型和局地环流型), 并依此对该地区的流动状况进行分析。还根据季节和分类结果对扩散路径进行简单的分类, 并依此研究珠江三角洲地区的大气输送路径以及影响范围。分析结果表明: 珠江三角洲地区大气输送特征具有明显的季风性以及海陆风特征; 该地区春季和冬季的大气输送和扩散能力较好, 夏季次之, 秋季最差; 大气输送轨迹随季节变化明显, 并且在不同的扩散类型之间有显著的差异。     

棉机织物在风场中的自由动态弯曲性测试及影响因素分析

采用一种新的动态弯曲测试方法并制作测试装置,将矩形自制纯棉机织物试样置于规定的稳定风场中,一端固定,另一端自由下垂,在气流的作用下来回自由弯曲摆动;提出动态弯曲角指标,每隔1/24s对织物试样在来回弯曲运动中的动态弯曲角进行测试,得到该指标随时间的变化曲线和一段时间内的平均值,以此对棉机织物试样的动态弯曲变形行为进行分析和评价.通过试验分析,探讨气流、纱线线密度、织物密度及组织结构对织物动态弯曲变形性能的影响.研究发现,织物试样在一定的气流环境中呈现一种有内在规律性的动态弯曲变形行为,这种行为是织物本身和外界气流等多因素下的综合效果.     

近45年北太平洋海表风速特征统计分析

本文利用来自欧洲中期天气预报中心（ECMWF——European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）的1957年8月—2002年7月逐6 h的ERA-40海表10 m风场资料,统计分析了近45年期间北太平洋海表风场的月变化特征,以及多年平均海表风速的分布特征,为海洋水文保障、海洋工程等提供参考。结果表明：（1）北太平洋的海表风场具有明显的月变化特征,10月至来年2月的风速整体高于其余月份。（2）从年平均风速来看,阿留申群岛附近海域为北太平洋年平均风速的明显大值中心,年平均风速基本在8 m/s以上;中纬度海域的年平均风速在6~7 m/s;15°N-20°N的东部海域存在一相对大值区,年平均风速在7 m/s以上;赤道西部海域的年平均风速较小,基本在4 m/s以内。     

南海-印度洋风、浪、海温等海洋水文要素统计分析

本文利用来自NASA的CCMP风场资料、来自ECMWF(欧洲中期天气预报中心)的ERA-40海浪资料、来自NOAA的SST资料,对南海-印度洋海域的风、浪、海温等海洋水文要素的季节特征进行了深入统计分析,为防灾减灾、海洋水文保障等提供参考。研究发现:(1)该海域海表风速的最强区域是南印度洋西风带,年平均风速在8-11m/s,北印度洋存在三个大值区:索马里附近海域、孟加拉湾、南海,海浪场分布特征与风场分布特征一致。(2)南印度洋6级以上大风出现频率整体高于北印度洋;北印度洋存在3个6级以上大风的相对高频海域:索马里附近海域、孟加拉湾、南海。2.5m以上波高出现的频率与6级以上大风出现频率的分布特征大体一致。(3)该海域的SST表现出较大的季节性差异。     

桥梁风场模拟及主塔响应计算

现代大型桥梁的建设,面临的施工环境越来越复杂.其中,山区桥梁的建设,问题显得尤为突出,山区不但地质情况复杂,而且风环境也多样.风荷载常常是桥梁施工中极其重要的荷载,有时还可能成为控制因素.因此,桥梁施工时风场模拟和风荷载计算显得尤为重要.鉴于现在风场实验条件的局限性,也为了节省投资,风场的数值模拟显得十分必要,也是1种更为经济的方式.以马迹塘大桥为例,对其周边的环境进行了风场模拟,得到了其三分力系数.并在假定某一入口风速的情况下,对其施工中主塔的位移进行了计算.