绿洲和湖泊的冷岛效应

城市小气候特征有一种所谓“热岛效应”。城市热岛效应是行星边界层内的一种重要气象现象。并得到广泛的实验研究和理论研究。 我们于1984年夏和1985年夏在河西的野外观测实验表明,夏季晴天或少云的天气条件下由于日照辐射对不同下垫面加热的非均匀性使沙漠或戈壁等干旱地区的绿洲或湖泊相对于     

南极高原夏季Ekman边界层动力学分析

极地大气行星边界层动力过程及其对全球大气环流的影响是大气科学研究关注的重要问题.利用中国南极昆仑站2012和2013年夏季高分辨率的GPS探空资料,对南极高原大气边界层的动力特征进行了研究.结果表明,南极高原观测风随高度的变化规律与理论计算的Ekman螺旋曲线基本一致.风速随高度增加快速、风向左转.这是在南半球观测到的显著Ekman垂直结构特征.Ekman动力边界层的厚度较高,平均从900 m向上至3400 m,900 m以下为对流混合层.整个层结呈干冷和稳定状态,显示了南极高原边界层动力结构具有其独特性.计算的南极高原湍流摩擦应力明显大于中低纬度地区的值,表明南极高原行星边界层动力摩擦效应对全球大气环流的影响显著.     

斯特林型脉管制冷机中的回热器温度不均匀性研究

回热器是脉管制冷机和热声热机中的最关键部件之一. 当回热器由中小功率放大到大功率时, 其内垂直于声传播方向的热力和水力联系变弱. 在这种情况下, 任何的非对称因素都可能在制冷机或发动机的回热器内引发严重的不稳定性问题, 从而降低制冷机或发动机的性能. 对一台大功率二级热耦合U型斯特林脉管制冷机进行了实验研究, 通过对中间换热器和回热器周向温度分布进行测量, 发现了一种由级间预冷不对称性引起的回热器温度不均匀性. 观察发现, 回热器周向的温度不均匀性源于第二级回热器的中间换热器, 之后, 这个温度不均匀性在回热器中以内部直流的形式自行放大, 最大径向温差可达30~40 K. 在对第一级冷头外加热负荷并逐步增大热负荷直至把第一级的预冷效应转变为加热效应的过程中, 回热器内的温度不均性逐渐变弱, 最后其方向发生逆转. 本研究证明了在大功率回热式热机中保持换热器加热或冷却作用周向均一的重要性.     

生活在甲烷海洋里?

如果在更温暖或更寒冷的行星上,硫酸或甲醇、氨甚至甲烷的海洋取代了地球上水的海洋,那么,在这些行星的海洋里会有生命游动吗?     

山区、城区和近郊区秋季温度层结的声雷达探测比较

边界层大气中,温度层结是影响污染物质迁移和输送的一个重要因子。下垫面状况和地形条件不同,会直接影响温度的垂直分布。在城市、郊区和山区,温度的垂直分布显然会存在差异。为了研究和了解这种差异,就需要进行同时观测比较。 单点测温声雷达是研究温度层结垂直分布的一种较为简便而有效的探测手段。Russel和Uthe曾用多部声雷达在美国旧金山布点,得到了该地区不同时刻混合层高度的等值线分布。     

重新认识“波状低云”——暴雨及强对流预报的一个新途径

重新认识“波状低云”——暴雨及强对流预报的一个新途径蔡尔诚（黑龙江八一农垦大学气象研究室，黑龙江密山１５８３０８）波状低云，即形成于行星边界层内的层积云、层云（雾）等，由于它是浅薄的（云的垂直厚度和含水量很小）、稳定性的（云中垂直运动很弱）云层，所以...     

塔式太阳能熔盐腔体吸热器一体化光热耦合模拟研究

首先采用蒙特卡罗光线追迹与杰勃哈特方法结合的混合光学模拟方法对塔式聚光集热系统中太阳辐射传播的全过程进行了完整描述,准确获得了全镜场条件下吸热表面非均匀的能流分布.在此基础上对熔盐腔体吸热器进行了一体化光热耦合模拟,重点分析了非均匀能流分布条件下熔盐流动布置方式对吸热性能的影响,同时考察了不同时刻条件下的吸热性能,结果表明:腔体吸热器吸热表面的能流分布表现出强烈的非均匀性,在这种非均匀的能流分布条件下,熔盐的流动布置方式会对吸热器性能产生显著的影响.当熔盐从能量密度高的区域流入,温度迅速升高,整个吸热面处于较高的温度水平,热损失较大,且会在熔盐出口处会出现熔盐加热吸热管的"吸热恶化"现象;当熔盐从能量密度低的区域流入,温度缓慢升高,整个吸热面处于相对较低的温度水平,热损失较小,能够获得更多的高温熔盐.另外,反射损失随时间变化显著,热损失随时间变化不显著.     

失控的碰撞

科学家最近根据计算机模拟结果指出,几十亿年后,行星轨道运行混乱有可能导致地球和水星、火星或金星发生碰撞.科学家发现,行星的轨道一直都在发生变化,行星之间的微弱引力作用使彼此的位置更加不稳定.那么,这种微小的紊乱真的会引发灾难吗?     

暴雨雨团中β尺度流场结构的数值模拟

用高分辨率的中尺度模式对1998华南暴雨试验期间的一次大暴雨个例进行了数值模拟，用模式输出的高分辨率资料对雨团的中β尺度流场结构进行了分析。结果表明，在雨团中，高，中，低空都存在明显的中β尺度环流系统，而且高空的高度场和风场之间具有非常强烈的非地转性，54km粗网格和18km细网格剖面图都显示出中尺度垂直环流，并存在上升的低空前方入流和下沉的中空后方入流，在细网格的模拟结果中还进一步发现，由于降雨伴随的拖曳下沉气流产生了位于900hPa以下行星边界层中的浅薄的垂直环流。     

暴雨雨团中β尺度流场结构的数值模拟

用高分辨率的中尺度模式对1998华南暴雨试验期间的一次大暴雨个例进行了数值模拟, 用模式输出的高分辨率资料对雨团的中β尺度流场结构进行了分析. 结果表明, 在雨团中, 高、中、低空都存在明显的中β尺度环流系统, 而且高空的高度场和风场之间具有非常强烈的非地转性. 54 km粗网格和18 km细网格剖面图都显示出中尺度垂直环流, 并存在上升的低空前方入流和下沉的中空后方入流. 在细网格的模拟结果中还进一步发现, 由于降雨伴随的拖曳下沉气流产生了位于900 hPa以下行星边界层中的浅薄的垂直环流.     

太行山东侧中低压形成的若干事实

根据1966—1980年华北地区加密的地面观测(每小时一次,范围为110°—119°E、35°—42°N;测站距离为,山区:70—90公里,平原:30—60公里)资料,对华北地区有重要天气意义的中尺度天气系统做了分析。我们发现,在太行山东侧华北平原行星边界层内形成的中尺度低气压(简称华北中低压)比飑线、雷暴高压等中尺度系统更为常见,它的水平尺度在     

旋转交错网格有限差分及其完全匹配层吸收边界条件

将完全匹配层吸收边界条件引入到旋转网格有限差分中, 用以解决在非均匀弹性和孔隙弹性介质情况下数值模拟中的吸收边界问题, 同时, 将旋转交错网格有限差分法用于数值求解等效弹性介质、孔隙弹性介质和各向异性弹性介质的波动方程. 与普通的交错网格有限差分方法相比, 旋转交错网格有限差分的好处在于不同的物理量只位于两个不同的位置: 应力和应变(或质点速度和位移)位于离散单元的中心, 而质点速度或位移(或应力和应变)位于单元的顶点. 经过这样的处理后, 弹性常数就不再需要进行平均(模拟非均匀介质时)或内插(模拟各向异性介质时), 因为此时所有的弹性模量都位于相同的位置, 且与应力或应变的位置相对应. 为了验证新算法, 对相同的模型采用了不同的算法计算和比 较. 研究结果表明, 旋转交错网格有限差分算法和普通交错网格有限差分算法的结果吻合很好. 不仅如此, 新算法能很方便地处理声阻抗差别较大的非均匀介质, 特别是在模拟充有液体或气体的裂缝介质时更具优势. 另一方面, 应用完全匹配层吸收边界条件可以大大减少人工界面产生的反射波. 当边界层的厚度超过半个波长时, 在人工界面几乎无反射波产生. 理论和数值模拟结果表明, 旋转网格中的完全匹配层吸收条件与普通交错网格中的吸收效果和处理方法几乎相同. 此外, 建立了在等效弹性、孔隙弹性和各向异性弹性介质中的完全匹配层吸收条件的速度-应力差分方程系统.     

非线性沸腾传热学-Ⅳ:相变涨落关联

处于平衡条件下系统会发生突变现象,处于非平衡条件下的系统也会发生突变现象,即非平衡相变.所谓非平衡相变,就是有些系统当它偏离平衡的程度超过一定范围时便会从一种宏观状态突然变成另一种宏观状态,它不仅表现在外表上突然变化,而且常常伴随着内在对称性和有序度的突然变化,这种对称性或有序度的变化会大大改变系统的物理     

名词浅释

开普勒行星运动三定律 (1)行星沿椭圆轨道绕太阳运行,太阳位于椭圆的一个焦点上。(2)对任一个行星说,行星到太阳中心的连线在相等的时间内扫过相等的面积。(3)行星绕日公转周期的平方与它的椭圆轨道半长轴的立方成正比。麦克斯韦电磁场方程麦克斯韦是英国物理学家。1831年英国物理学家法拉第发现磁场变化可以产生电场的电磁感应现象,确定了电磁惑应定律。他反对超距作用,认为任何作用的传递都必须经过某种物质媒介,电磁相互作用就是通过电磁场来传递的。这样,就在近代科学史上首次引进了场的概念。在法拉第工作的基础     

上海初冬的城市热岛

城市中由建筑物、道路等构成的特殊下垫面,对太阳辐射的吸收与反射都异于乡村.城市中人类的活动使大气中烟尘增加,一方面减少了到达地面的太阳辐射,另一方面烟尘又能直接吸收太阳辐射而使空气增温.烟尘的增加使地面有效辐射减少,增强了大气边界层内的温室效应,地面降温速率减小.城市建筑物比乡村的土壤有更大的热容量和高的热传导性能,利于热量的蓄积.此外,还有城中大量的工业炉窑、     

宇宙学中的真空不稳定性

一 在文献[1]中我们曾经证明过,在膨胀宇宙的条件,具有反常真空的均匀真空态是不稳定的。在小扰动下,它们会由均匀态向非均匀态发展。这可能是一种形成非均匀性的重要起因。而且,由于这种不稳定性本质上不属于引力相互作用。所以,膨胀运动不仅不会使其增长率有所降低,甚至相反,膨胀运动是加强了真空态的不稳定性。     

20年内见到外星人？

俄罗斯科学院应用天文学研究所所长安德烈近日声称,银河系内已知环绕着类太阳恒星的行星中多达10％都像地球,如果这些行星上存在水,那么也就存在生命,未来20年以内地球人就会与外星文明相遇。     

聚光型太阳能热发电系统非均匀辐射能流特性及解决方法的研究进展

分别对槽式、线性菲涅尔式、塔式、碟式4种聚光型太阳能热发电技术中的聚光集热系统内非均匀辐射能流分布特性及由此带来的问题和挑战进行了总结,重点回顾了针对非均匀辐射能流特性带来的问题所提出的解决方法的研究进展,包括作者团队近年来在该方面的相关研究.分析看出,吸热器内的太阳能辐射能流分布表现出强烈的非均匀性,不均匀的辐射能流分布必然造成吸热表面/吸热体内不均匀的温度分布,即出现过高的局部温度、过大的温度梯度.局部温度过高容易造成局部热斑烧毁、吸热涂层性能减退、传热流体变性劣化;温度梯度过大导致出现热应力热变形,容易造成吸热器关键部件的结构失稳破坏.接着指出,非均匀的能流分布之所以给聚光集热系统带来诸多挑战,其根源在于吸热器内均匀的吸热能力与吸热表面/吸热体内非均匀的能流分布之间不能相互匹配,进而导致吸热表面/吸热体出现不均匀的温度分布.据此,作者将现有的解决方法总结分类为两种途径:(1)优化吸热器的"吸热"能力,使之与非均匀分布的太阳能流相匹配;(2)均化"聚光"系统内吸热表面/吸热体内的太阳能流分布,使之吸热器内均匀的吸热能力相匹配.最后,本文提出了解决聚光集热系统内非均匀能流特性问题的思路:需要从"聚光"与"吸热"不匹配的矛盾入手,以"光热匹配"为原则对聚光集热系统进行优化,提高"聚光"过程与"吸热"过程的协同性.     

用全息相衬干涉显微术定量研究晶-液界面的溶质边界层

一、引言 溶液生长晶体,在晶-液界面附近,有关质量输运的真实行为,至今还是一个有待研究的课题。近几年有不少文献报道,采用全息干涉术研究晶体周围的浓度场分布或测量浓度边界层的厚度。然而这些研究均是在自然对流的状态下,进行总体分析。而对输运的重要地带——边界层内的溶质分布,或在强迫对流状态下,层内的变化规律未见报道。另外对检测方法的准确度也未见讨论。     

中微子静质量与宇宙成团现象

宇宙间中微子十分丰富,其数量与光子相近,比重子多约九个量级。如果中微子静质量不为0,必然会产生许多显著的天体物理效应。本文主要讨论有质量的中微子对宇宙成团现象的影响。如所周知,宇宙一方面在大尺度上表现出很好的均匀性和各向同性;另一方面却又无疑地存在着恒星、星系和星系团等非均匀的物质成团分布。对于恒星的形成,人们已经有了相当透彻的研究;但星系、星系团的形成机制却至今仍远未弄清楚。人们期望,中微子静质量不为