地形对涡旋Rossby波影响的研究

用一个高分辨率的准地转正压模式,分析了中尺度理想地形面上空涡旋Rossby波(VRW)的传播问题.指出,地形对VRW的传播速度,台风中心位置及台风内区的非对称结构均构成影响.据此,提出了地形涡旋Rossby波的新概念.与无地形试验相比,南(北)坡地形条件下,台风中心向偏西南(东北)方向移动.南坡、北坡地形VRW引起的台风内区非对称结构的特征正好相反,形成了两类截然不同的内区非对称结构.     

准地转正压大气小波谱模式及其数值解

基于β平面通道准地转正压位势涡度方程,用wavelet-Galerkin方法导出了以周期小波尺度函数为基底的小波谱模式,提出了小波格-谱变换算法,大大减少了模式非线性项的计算量;利用小波基导出了流函数倾向的二维Helmholtz方程的矩阵代数方程,求出了周期边界条件下的高精度解.数值试验表明,在热力和地形强迫下小波谱模式可以稳定的长时间积分,其数值解与格点差分模式的积分结果相近,但解的精度更高、收敛速度更快.在单纯热力强迫下得到了收敛的稳定解,在地形强迫下解呈现约15d的准周期振荡,类似于大气环流的高低指数循环.     

自忆模式中回溯时间积分格式有效性的数值试验

采用Rossby-Haurwitz波函数作初始场,利用准地转正压模式和以其作动力核导出的自记忆模式,分别运用普通中央差格式和回溯时间积分格式进行数值预报试验.结果表明,回溯格式能减小预报误差约2个量级;且其误差不随时间步长的增大而增加.因此,回溯时间积分格式可以提高预报精度,延长预报时效,并减少预报量.     

一个改进的中尺度模式对风场的诊断分析

采用σ坐标系,引入地形和非绝热加热作用,以水平动量方程和由热力学定律得出的温度倾向方程为基本方程组,对地面风场进行诊断分析,研究了有地形和非绝热加热共同作用情况下的表面风场和温度场的分布特征。并用该模式对1979年6月份昆明地区两次暴雨天气过程进行数值实验,得出了有地形和非绝热加热情况下风场的分布与降水区的对应关系。     

兰州附近地区地面风场的数值模拟实验

本文用一个考虑了小尺度地形和摩擦作用的一层原始方程模式计算兰州附近地区地面风场.将计算结果与实测风比较表明.该模式能模拟出复杂地形条件下地面风场的基本特征.     

兰州东部地区冬季风场温度场模拟

采用地形追随坐标系下具有 1.5阶精度的三维准静力模式 ,模拟兰州东部地区的风场和温度场 .模式以地转风资料和系留资料为初始输入 ,根据简化的湍流能量闭合方案进行参数化处理 ,运用地表能量平衡方程预报地表温度 ,考虑了地形影响和人工热源作用 .模拟结果与实际观测资料进行对比 ,位温廓线和风速廓线与实际的变化趋势基本一致 ,模拟的地面流场和垂直温度场基本反映出本地区冬季的流场及温度场特征 .模式技巧的统计检验表明该模式的模拟效果较好 .     

非线性准静止超长波的低频振荡及混沌特性

利用混沌动力学的分析手段，对一个包含了地形、热力强迫以及耗散作用的准静止超长波动力系统的行为进行了初步探讨．结果表明，超长波平衡态的建立与加热场的结构有关．方程的定性分析及数值计算结果均表明，当超长波表现为周期行为时，其周期约为３０～４０ｄ，与低频振荡的频率相当．另外，还给出了一个与地形、耗散以及加热等因子有关的判据Ｃｒ，当Ｃｒ较小时系统出现周期态，而当Ｃｒ较大时系统出现混沌特征．     

正交曲线坐标下Boussinesq方程的初步研究

从质量守恒方程和Euler方程出发,推导出包含底摩擦耗能、波浪破碎效应和亚格湍流效应的改进型Boussinesq方程,并对该方程以及边界条件进行了正交曲线转换;建立了正交曲线坐标系下的二维波浪模型并用实验地形对该模型进行了验证,计算结果与实测数据吻合很好,这说明该模型可以较好地模拟波浪传播过程中的浅水变形、折射、绕射和反射等现象。     

一种考虑壁面摩擦作用的发射井引射器设计方法

针对发射井优化设计问题,基于引射器函数方法提出了一种考虑壁面摩擦作用的发射井引射器准一维设计方法,建立了考虑壁面摩擦作用的引射器函数和静压协调函数.证明了考虑壁面摩擦作用时驻点速度小于声速,引射器不能达到第三极限,只能达到驻点极限.以实际算例分析了发动机总压、发射井横截面积、混合室出口压强变化时的引射器工作特性,画出了工作特性曲线.采用计算流体力学（computational fluid dynamics,CFD）方法,分别建模分析了发动机总压、发射井横截面积、混合室出口压强变化时发射井引射器中超声速射流流动形态,将CFD方法得到的混合室入口压强与准一维方法的结果进行了对比.结果表明,准一维方法得到的工作特性曲线与CFD方法的计算结果差距较小,在混合室背压变化时最大误差为4.31%,验证了准一维方法的准确性.      

完整Coriolis力作用下非线性ZK方程

在正压流体中,从完整Coriolis力作用下的准地转位涡方程出发,采用多时空尺度和摄动方法,导出Rossby波振幅演变满足带有地形和外源强迫的非线性(2+1)维的Zakharov-Kuznetsov方程.通过分析Rossby波振幅的演变,指出Coriolis力的水平分量、β效应、地形效应及外源是诱导(2+1)维Rossby波产生的重要因素.     

umerical tests of efficiency of the retrospective time integration scheme in the self-memory model

Althoughthedesignofcomputingschemeinthenumericalweatherpredictionismainlytoimprovethespacialdifference,theresearchforimprovingthetimedifferenceschemehasseenapparentprogresses[1～5].Itisconfirmedthattheretrospectivetimeintegralschemeadoptedinaspectrummodel,whichutilizesmultitimehistoricaldata,improvestheaccuracyofthenumericalweatherprediction[6,7].Inthisarticle,weapplytheretrospectivetimeintegralschemetoasimpledifferencemodel,performnumericalexperimentsandpresentacomparisonanalysis.1　Principle…     

台湾地形对1998年6月7—8日中尺度对流系统降雨的影响

利用中尺度模式MM5研究了台湾地形对中尺度对流系统所引起的降雨的影响。通过一系列不同模式分辨率和不同精确度地形高度的敏感性实验, 发现模式的分辨率对降水的预报起决定作用,同时,地形的精确度也可以改变降水的分布和强度。为了得到合理的模拟,6km 的模式分辨率和18km 的地形精确度是必须的。去掉台湾地形的敏感性实验表明,台湾中央山脉对降水的影响可以分为两类,即“强迫”和“修正”效应。在对流层低层,中央山脉对中α尺度低压有阻挡作用,并强迫局地中β尺度的低压。中β尺度的低压和中α尺度低压相互作用,在台湾北部“强迫”出暴雨;而在台湾中部,中尺度对流系统登陆的地方,中央山脉对降雨的落区和强度都给予了“修正”。     

斜压大气中尺度半平衡和准平衡动力学模式

分析了中尺度大气运动的物理特征,指出非平衡强迫运动是引起中尺度重要天气演变的根本原因。中尺度动力学方程组是中尺度动力学理论研究的基础,因此,结合中尺度大气运动的基本特征,依据严格的尺度分析理论和摄动理论,简化基于流体力学和热力学的大气动力学方程组,使之能够恰当地描述出中尺度运动的基本特征,对于中尺度动力学的发展是极为必要的。基于非线性平衡方程所得到半平衡模式和准平衡模式分别与半地转模式和准地转模式极为相似,它们可以较精确地描述中尺度大气运动的基本特征,因而,可作为中尺度动力学研究的理论基础。将准平衡动力学模式应用于中尺度涡旋系统的研究,结论表明中尺度平衡涡旋系统主要是受梯度风控制,其流场和气压场的发展演变则由一个演化方程来描写,获得了较为理想的结果。     

磨擦对试件破坏过程温度场影响的解析分析

根据实验过程中煤（岩）试件在峰值强度所表现出了强红外热信息，提出要考虑试件破裂面间及试件破碎颗粒间的磨擦生热的对试件红外热辐射的影响，就两块体间没动磨擦模型进行了分析，指出磨擦面对两块体分别起到固定热源和运动热源的作用，由于热源形式不同，磨擦面对两块体温度场的影响是不同的，根据热源形式的不同，分别给出了两块体上任一点由于磨擦生热而引起温度变化的解析解。     

对理想气体准静态过程中的摩尔热容的讨论

从热力学第一定律出发，详细讨论了理想气体准静态过程中的摩尔热容。提出了用理想气体准静态过程中的初、终态温度来确定对应过程吸、放热情况的方法     

电站凝汽器汽相流动与传热特性的准三维数值分析

为了研究凝汽器流动与传热特性沿轴向的变化,文中发展出一个凝汽器汽相流动与传热特性的准三维数值计算方法,应用该方法对一大型凝汽器汽相流动与传热特性进行了数值模拟．计算结果表明,单流程凝汽器冷却水温度沿流向的变化对蒸汽流动与传热的三维特性会产生明显的影响．     

管束阻力对凝汽器流动和传热性能的影响

通过对一大型电站凝汽器及一模型凝汽器的准三维数值仿真，研究了管束阻力对凝汽器真空、压降、壳侧换热系数分布的影响．采用3种典型关系式对管束阻力影响的敏感性进行了分析，将模型凝汽器的压降及电站凝汽器的热流密度的计算结果与相关试验数据进行了对比．结果表明，管束阻力对凝汽器的真空和压降有较大影响，对凝汽器壳侧换热系数的分布也有一定影响．     

浙江地形对台风Khanun影响的数值试验和机理分析

以2005年严重影响我国华东地区的登陆台风Khanun为研究对象,利用MM5模式对其登陆浙江过程进行了数值模拟,通过模拟结果和实况的对比表明,模式对台风路径和降水的模拟是成功的,在台风移向移速、暴雨强度和落区上与实况十分吻合,但在台风强度模拟上则较实况偏小.在控制试验比较成功的基础上,本文还设计了3个敏感性试验,分析了浙江地形对台风路径、强度和降水的影响及其机理,它们分别为地形加倍、减半和无地形试验.试验结果表明,浙江地形对台风Khanun移动路径没有显著影响,这可能与浙江地形高度较低和环境场强引导气流有关.在降水强度上,浙江地形对暴雨的增幅作用十分显著,由地形强迫产生的降水和地形走向相一致.迎风坡由于地形动力抬升作用有利于上升运动加强,使得对流发展旺盛,降雨量增加,背风坡降雨量减少,浙江中北部沿海地区由于地形强迫产生了与台风环流同位向的扰动使得台风环流明显增强,形成暴雨中心.有无地形影响下的螺旋度对比显示,暴雨增幅区与低层正螺旋度差值区和高层负螺旋度差值区相对应,螺旋度差这种高低层耦合是触发和维持台风暴雨的动力机制,有利于台风螺旋结构的维持和强降水的发生.     

高超声速流动中双尺度湍流模式的应用

论文研究了双尺度湍流模式,并对其在壁面附的近长度尺度进行了修正,选择四个基准流动－超声速和高超声速二维压缩拐角,锥柱裙组合体绕流和斜激波／平板湍流边界层干扰－进行了数据计算,数值计算和实验结果的比较表明修正双尺度湍流模式对流动分离,摩阻和热流的计算具有更好的效果。