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。     

森林冠层湍流结构的特征研究

使用长白山森林冠层上得到的湍流及风、湿、湿梯度资料，对长白山森林冠层的湍流结构作为较为详细的分析。结果表明，冠层内的风速分布遵循指数规律Ｕ（Ｚ）／Ｕ（ｈ）＝ｅｘｐ「ａ１（Ｚ／ｈ－１）」，且ａ１＝２．０５；冠层内的动量交换系数满足指数律；Ｋｍ（Ｚ）／Ｋｍ（ｈ）＝ｅｘｐ「ａ２（Ｚ／ｈ－１）」，且ａ２＝５．２；冠层上Ｚ／ｈ＝１．２３处，σｗ／Ｕ＊，σθ／θ，与稳定度有很好的相关性；冠层上纵向湍流强度ｉｗ     

物质结构的层次和尺度

在复杂性科学和物质多样性研究中，尺度效应至关重要。尺度的不同常常引起主要相互作用力的差异，导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。 通常把尺度粗分为宏观、微观和介观（Ｍｅｓｏｓｃｏｐｉｃ）。但微观的含义有两种，生物学上的微观通常是指肉眼看不见，用光学显微镜（放大几百倍）可以看见的东西，如把微生物、细菌、细胞等称为徽观生命。它们的尺度大致在１００μ到０．１μ之间。而物理学和化学中的微观，是指原子和小分子的尺度，即０．１－１ｎｍ的尺度。为避免混淆，笔者建议把前者称为“显微观（Ｏｐｔｉｃｏ－ｍｉｃｒ…     

物质结构的层次和尺度

 在复杂性科学和物质多样性研究中,尺度效应至关重要。尺度的不同常常引起主要相互作用力的差异,导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。 通常把尺度粗分为宏观、微观和介观（Mesoscopic）.但微观的含义有两种,生物学上的微观通常是指肉眼看不见,用光学显微镜（放大几百倍）可以看见的东西,如把微生物、细菌、细胞等称为徽观生命。它们的尺度大致在100μ到0.1μ之间。而物理学和化学中的微观,是指原子和小分子的尺度,即0.1-1nm的尺度。为避免混淆,笔者建议把前者称为“显微观（Optico-microscopic）,后者称为”微观（Microscopic）“.介观是指介乎微观与宏观之间。     

Forest Canopy Flow Analysis Using Turbulence Model with Source/Sink Terms

A computational fluid dynamics( CFD) model was presented to simulate wind flow over a forest canopy for analyzing the wind flow within and above forest canopies. Unlike previous studies on the canopy flow,the effect of canopy contour on the canopy was considered to develop the simulation method into a more general but complex case of wind flow over a forest canopy,using cedrus deodara and cinnamomum camphora. The desire of this work is mainly motivated to provide a rational way for predicting the wind flow within and above vegetation canopies. The model of canopy is not incorporated in the geometrical model,and it uses a porous domain combined with k-ε two-equation turbulence model with source / sink terms. The objectives of this paper are to analyze the contour of pressure and velocity and compare the simulation results with other works and field measurements. Results are encouraging,as the model profiles of mean velocity( u) qualitatively agree well with other works compared with and quantitatively have similar explanations as several authors. In conclusion, it is demonstrated that the adoption turbulence model with source / sink terms for forest canopies is proved to be a physically accurate and numerically robust method. The model and method are recommended for future use in simulating turbulent flows in forest canopies.     

紊流模式中的耗散相关和能耗率

在前人研究的成果－将耗散相关εｉｊ和和能耗率ε分解为非均匀部分和均匀部分－的基础上,进一步将均匀部分人解为主要部分即各向同性部分和剩余部分。分析了各向同性部分εｈ与脉动能ｋ、横向微比尺λｇ的关系,指出εｈ随着脉动能的取值,落在阻力平方区、过渡区和阻力线性区等范围,提出了可以工替紊模式中并不精确的能简经方程的算式。     

利用光学测速技术PIV及LDV研究流场积分尺度的方法

近几十年来,随着激光诊断技术的飞速发展,使得对湍流燃烧中湍流特性的直接测量成为可能。对湍流流场积分尺度的精确测量可以获得对流场湍流特性的准确认识,这不仅是湍流自身研究的重要组成,同时对湍流燃烧研究具有重要的指导意义,对深刻理解湍流与燃烧两者之间相互耦合作用具有重要的学术意义。本文提出了两种利用光学测速技术＿激光粒子图像测速技术(PIV)和激光多普勒技术LDV对湍流积分尺度进行试验研究的方法,阐述了湍流积分尺度的测量原理。     

散热器翅片长度对散热能力影响的仿真研究

利用ANSYS有限元分析软件,模拟温度场,在整体高度最优范围内设计散热效果好又省原料的散热片.     

特大冰冻干扰后大明山常绿阔叶林冠层结构空间异质性动态

【目的】揭示大明山常绿阔叶林灾后恢复中冠层结构的空间变化规律及空间异质性动态,为监测灾后受损森林生态系统的恢复能力及灾后管理提供理论依据。【方法】对2008年特大冰冻干扰后大明山常绿阔叶林的林冠结构进行了连续4年的监测,采用半变异函数和Moran’s I指数对其林冠开度(Canopy openness,CO)和叶面积指数(Leaf area index,LAI)进行空间异质性和空间自相关性分析。【结果】冰冻干扰后4年间,大明山常绿阔叶林林冠开度的均值先减小后微弱增加,叶面积指数的均值先增加后微弱减小,2011年林冠开度最小、叶面积指数最大。半变异函数的指数模型和球状模型可较好地描述各年度样地林冠开度和叶面积指数的空间异质性。2011年和2012年林冠开度的空间变异程度大幅增加,结构性因素引起的空间变异大于随机因素;2010年叶面积指数的空间异质性大幅度增加,但随后两年其空间异质性大幅度降低并趋于稳定,空间异质性尺度较小且主要由结构性因素引起。【结论】在灾后恢复的第3~4年间,大明山常绿阔叶林冠层结构已有较大恢复,但恢复程度在空间上的变异极大。随着恢复演替的进行,大明山常绿阔叶林林冠结构在空间上向着越来越不均匀的方向发展,而叶面积指数则逐渐趋于稳定。     

Numerical Simulation of the Airflow within a Canopy Using a 3D Canopy Structure

Canopy architecture of windbreaks is vital in agriculture,meteorological and ecological applications.In this study,computational fluid dynamics(CFD) and field experiments were used to investigate the flow characteristics and flow resistance through vegetation canopies with several different leaf area densities(L_(ad)).Compared with traditional modelling approaches,the present model introduced 3D architecture of the tree that contained a hard trunk,branches and artificial leaves to model the effect of leaves and the other parts of the canopy on airflow.Visual basic application(VBA) produced the 3D architecture of canopy.Simulations were made with the full closure model(FCM) and microcosmic model(MM).Canopies L_(ad),used in the simulations were7.76,18.12 and 25.89 m~(-1).The objectives of this paper are to analyze the contour of velocity(U) and turbulent kinetic energy(k)of two models in different leaf area densities,comparing the simulation results with experimental data/other works and investigate the real effects of the canopy on the airflow distribution.Results are encouraging,compared with the FCM,V and k of MM profiles qualitatively agree better with other works.Therefore,the model and method are recommended for future use in simulating turbulent flows in forest canopies.