暴雨过程环境涡散场能量收支特征

选取伴有低空急流和不伴有低空急流的两个暴雨过程,分别应用涡散场能量收支方程,计算雨区面积—时间平均的能量收支各项量值,给出对流层上(400—100hPa)、中(700—400hPa)、下(1000—700hPa)各层次的涡旋场和散度场动能的源汇特征。了解到两类暴雨过程的散度场动能制造、转换和输送情况是完全相同的,主要差异反映在对流层中、下层的涡旋场动能收支方面,尤其是旋转风动能制造项,两者符号相反。     

暴雨中尺度环境场的总动能收支

利用一套分辨率较高的中尺度实验观测资料,对一次暴雨过程的中尺度环境场进行了总动能平衡的诊断研究,讨论了对流活跃和非活跃两个时期动能平衡过程的差异．结果表明,暴雨的能量过程很活跃,非地转运动的绝热耗损和动能的向外界辐散是暴雨过程的主要能汇,而次网格尺度向网格尺度的运动动能转换,是环境场动能的主要能源;暴雨区对流层高层的能量过程比低层活跃,高层急流对环境场动能平衡过程有很大作用．比较对流活跃和非活跃２个时次的动能平衡过程发现,暴雨过程的动能平衡与对流强度变化有联系,２个不同时段的动能平衡过程有差异,尤其在中层这种差异更明显．     

关于湿斜压大气中某些能量关系的分析和应用

本文讨论了湿斜压大气中的某些能量关系并给出了一个应用例证。讨论包括;①温总能方程和湿总能守恒条件;②湿内位能和动能之间的能量转换关系;③对湿内位能和动能趋势有贡献的物理因子分析;④湿内位能趋势方程和动能趋势方程的尺度分析及结果;⑤湿针压能量关系对暴雨分析的应用。     

高原东侧低涡切变线发展的个例数值研究 Ⅱ.中尺度…

通过应用和发展ＭＭ４中尺度数值模式模拟系统，对１９８３年７月的川陕暴雨中尺度系统进行了一系列２４ｈ数值试验，其中包括：初始风场处理，物理过程和地形动力强迫对西南涡切变线发展的作用。结果指出：有辐散风场能为中尺度系统模拟提供良好的初始值，平均无辐散风则稍差；水汽凝结的潜热释放对中尺度系统发展的强度，结构有决定影响；而地面热通量相对前者略小；地面摩擦则对系统发展不利，表现为涡度汇，耗散动能并使低涡平移     

频散效应对自由大气能量输送的影响

本文应用扩大的Ｐｒａｎｄｔｌ混合长理论分析自由大气中的Ｒｅｎｏｌｄｓ平均运动方程组，着重分析了频散效应对自由大气大迟度运动能量输送的影响。分析指出：频散效应的自由大气中能量由扰动动能向平均动能转换（即能量逆转）的根本原因；正压大气能量逆转只能在扰动的尺度小于临界迟度Ｌｃ时才能发生；斜压大气能量逆转主要在扰动的厚度小于临界厚度Ｄｃ时发生。不同尺度的扰动与包含和不包含频率散效应的简单模式结果验证了上面     

对流圈上层与平流圈下层动能位能的转换及其间的能量交换输送

本文挑选了一个适当地区适当时段,对於平流圈下层和对流圈上层的动能位能转换及穿越对流圈顶的动能、位能、可感热进行实际计算。发现在平流圈下层仍存在使位能转换为动能的过程,但有动能向位能的淨转换。在对流圈上层有位能向动能的淨转换。在40°—55°N纬带内,巨大的动能、位能和可感热的输送从平流圈进入对流圈,其南及其北的纬带内所有能量则从对流圈输入平流圈。计算结果指出:关於对流圈中能量平衡问题,是不能把对流圈孤立处理的,而必须要考虑到和平流圈及中圈大气的联系问题。     

梅雨锋致洪暴雨的β中尺度涡旋机理的分析

利用模式高分辩率资料，对β中尺度涡旋系统发生和发展的机理进行探讨，发现在湿中性条件下，中尺度气旋得到强烈发展是物理量的中尺度输送和集中及局地区域产生急剧陡峭的上升运动有关。用辐散风动能转换函数诊断分析了暴雨不同时期β中尺度涡旋系统发展的能量来源，得出能量转换与涡散场相互作用的物理图像。这种能量转换增强与涡散场发展相互促进的正反馈过程是系统发展增强的主要因素，同时使得强烈上升运动不致很快消失，是暴雨生命史维持10h的可能原因。     

高原东侧低涡切变线发展的个例数值研究──Ⅱ．中尺度数值模拟

通过应用和发展ＭＭ４中尺度数值模式模拟系统，对１９８３年７月的川陕暴雨中尺度系统进行了一系列２４ｈ数值试验，其中包括：初始风场处理，物理过程和地形动力强迫对西南涡切变线发展的作用。结果指出：有辐散风场能为中尺度系统模拟提供良好的初始值，平均无辐散风则稍差；水汽凝结的潜热释放对中尺度系统发展的强度，结构有决定影响；而地面热通量相对前者略小；地面摩擦则对系统发展不利，表现为涡度汇，耗散动能并使低涡平移。高原地形构形对西南涡在四川盆地７００ｈＰａ维持非常必要。同时证明，运用大尺度分析资料做中尺度预报是可行，用于中尺度诊断则不可取。     

梅雨锋致洪暴雨的β中尺度涡旋机理的分析

利用模式高分辨率资料,对β中尺度涡旋系统发生和发展的机理进行探讨,发现在湿中性条件下,中尺度气旋得到强烈发展是与物理量的中尺度输送和集中及局地区域产生急剧陡峭的上升运动有关.用辐散风动能转换函数诊断分析了暴雨不同时期β中尺度涡旋系统发展的能量来源,得出能量转换与涡散场相互作用的物理图像.这种能量转换增强与涡散场发展相互促进的正反馈过程是系统发展增强的主要因素,同时使得强烈上升运动不致很快消失,是暴雨生命史维持10 h的可能原因.     

德兴“6.15”特大暴雨天气过程的特征分析

利用高空和地面观测资料、WRF数值模式和IHR_LAPS系统资料,对2011年6月15日特大暴雨过程的环境场及物理量特征进行综合分析,结果表明:(1)低涡切变线、中高层冷温槽,以及与高空急流的合理配置,加强了暴雨区垂直环流发展,使降水区形成高空辐散、低空辐合的流场特征,促进了强降水的产生;(2)低层强而持续的水汽输送是产生强降水和大暴雨必需的水汽条件;(3)强降水区域对流有效位能大值区与暴雨中心相对应,对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征;(4)地面温度密集区的存在,温度梯度锋稳定少动,有利于地面中尺度辐合的形成、发展和维持,有利于强降雨的发生;(5)暴雨产生在中低层螺旋度中心和不稳定能量高能区中,局地螺旋度大值中心的高低层耦合叠加且持续,对暴雨的落区及预报有指示意义。     

台风变性再度发展的动能收支分析

对1997年的台风Winnie登陆后的变性并再度发展过程进行了分析。发现低层的散度风制造是气旋强度变化的主要原因。在变性阶段,由于冷空气的侵入使低层的动能制造增加,对台风的维持起了主要的作用;在重新加强阶段,高空急流的影响使低层散度风的动能制造明显增加,使气旋斜压不稳定发展。讨论了台风登陆后再度发展的演变模型,可以认为是一种A类和B类温带气旋发展的混合类型,是一个低层变性气旋和高空低槽相互作用和相互发展的过程。     

集成圆柱弹簧弹性势能与转动动能的蓄能方法

利用圆柱螺旋弹簧作为蓄能主元件,提出了一种使压缩后的弹簧发生转动,实现弹簧弹性势能与其转动动能集成蓄能的方法,并初步构想了集成蓄能器模型.对各类常见弹簧材料的能量密度比进行对比计算,选取蓄能效果最优的材料并以其为基础,对一定参数范围内弹簧的转动动能和弹性势能的大小进行了匹配分析.对集成方法的蓄能值与对照参数飞轮的蓄能值进行了对比,表明提出的这种集成蓄能方法切实可行.     

块系岩体摆型波能量转化和耗散规律

摆型波现象发生在块系岩体之中,其特性迥异于连续介质中的弹性波。摆型波携带大的能量,易引发冲击地压等各种工程地质灾害。基于一维块系岩体中摆型波传播动力模型,利用中心差分法,求解块体系统在不同刚度、黏度及块体尺度情况下摆型波的能量值,分析上述因素变化对能量转化和耗散的影响。研究表明:随着刚度系数的增大,每个块体弹性势能的最大值也增大,系统动能和弹性势能的衰减周期减小;黏性系数越大,每个块体弹性势能最大值越小,每个衰减周期内的能量峰值显著降低,能量衰减速度变快;随着块体尺度的减小,系统动能和弹性势能的衰减周期变大,衰减周期的能量峰值显著降低,系统总能量在前期的衰减速度变快。受到固定端的影响,靠近固定端的块体的最大动能和最大弹性势能会有所增加,且最大弹性势能增加的幅度远大于动能增加的幅度。研究结果对预防工程灾害、保障工程安全具有重要意义。     

论一维机械波的能量密度

本文讨论了一维小振幅机械波的能量密度,包括动能密度和势能密度。从两个不同的角度进行了关于势能密度的推导,得到的动能密度、势能密度两个表达式比一般物理教材的处理具有更普遍的意义,同时还论证了一维小振幅机械波动能密度与势能密度之间的关系。     

球与定轴转动杆在完全弹性碰撞过程中的能量转换(b)

通过求解球与定轴转动杆完全弹性碰撞过程的非线笥动力学微分方程组,研究了碰撞过程中动能与压缩变形能之间的相互转换。得出了碰撞始末球的平动动能与杆绕定轴的转动动能之和明显不守恒的结论。     

一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的设计

介绍了一种新型长冲程抽油机动能平衡系统的工作原理,对其变直径卷筒的形状与参数进行了合理设计,可达到大幅度降低能耗的目的。将动能平衡原理应用于抽油机的平衡系统中,对其进行系统的运动学和动力学分析,通过建立以变直径卷筒和飞轮卷筒为等效构件的等效力学模型,推导出动能平衡系统中下冲程稳态运行阶段挠性件在变直径卷筒上缠绕时其中心的轨迹方程,提出了挠性件及变直径卷筒相关参数的设计方法、选择依据。研究表明,利用变直径卷筒的特殊外形轮廓来控制飞轮卷筒的旋转速度,解决了动能平衡系统中飞轮连续加速、储存能量的问题。     

运用动能定理解决变质量问题

从变质量物体的动力学方程出发 ,推导出变质量系统的动能定理。指明其实用价值 ,并举例加以说明     

驱动电流密度对低压容性射频鞘电势及离子动能的影响

研究了离子轰击被加工材料表面的能量与射频驱动电流密度之间的关系，在Lieberman的低压容性射频等离子鞘模型基础上，考虑Bohm速度对应的鞘前电势差，将鞘前电势差与Lieberman的鞘内电势合并，发展了Lieberman的模型，并推出了总电势差与驱动电流密度的关系式，利用总鞘电势差计算了经时间平均的鞘电场加速后离子获得的动能，由于鞘电势差和平均离子动能及其增幅随电流密度的增加而增加，因此射频驱动电流密度对鞘电势差及平均离子动能起激励作用，通过实验，测量了时间平均鞘电势差及驱动电流密度值，实验结果与理论结果吻合较好，因此验证了理论分析的正确性。