三维冰雹云模式对重庆一次冰雹天气过程的数值模拟研究

利用三维冰雹云模式对2007年4月17日凌晨发生在沙坪坝的冰雹天气进行了数值模拟,结果显示:模式能够反映云体发展进程中的宏观动力学过程以及微物理过程.宏观方面:能够模拟出冰雹云发生、发展、成熟、消散的过程,在发展初期,对流层低层为气旋上升区,在冰雹云发展的成熟阶段,低层辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层出现辐散下沉气流;微物理方面:能够模拟出各阶段的水汽混合比,固体水成物粒子之间的转化、增长过程.在80 min时,对累积量分析可知,霰粒自动转化为冰雹、雹碰冻云水增长、雹碰冻霰增长三种过程是形成雹的主要过程,分别占到雹总生成量的84％,9％,4％;固态水成物粒子的积累过程和融化过程对降水有重要贡献.     

三维冰雹云模式对重庆一次冰雹天气

利用三维冰雹云模式对2007年4月17日凌晨发生在沙坪坝的冰雹天气进行了数值模拟,结果显示:模式能够反映云体发展进程中的宏观动力学过程以及微物理过程.宏观方面:能够模拟出冰雹云发生、发展、成熟、消散的过程,在发展初期,对流层低层为气旋上升区,在冰雹云发展的成熟阶段,低层辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层出现辐散下沉气流;微物理方面:能够模拟出各阶段的水汽混合比,固体水成物粒子之间的转化、增长过程.在80min时,对累积量分析可知,霰粒自动转化为冰雹、雹碰冻云水增长、雹碰冻霰增长三种过程是形成雹的主要过程,分别占到雹总生成量的84%,9%,4%;固态水成物粒子的积累过程和融化过程对降水有重要贡献.     

观云识天

<正>2017年世界气象日主题定为“观云识天”,突显了云在天气气候预测和水循环中的巨大作用。云是由大气中水汽凝结(凝华)而形成的微小水滴、过冷水滴、冰晶、雪晶等单一或混合组成,形状各异漂浮在天空中可见的聚合体。根据观测和天气预报的需要,按云的底部距地面的高度将云分为低、中、高三族,然后按云的宏观特征、物理结构和成因划分十属二十九类云状。低云多由微小水滴组成,厚的或垂直发展旺盛的低云的下部由微小水滴组成,而中、上部是由微小水滴、     

北天山东段一次暴雨过程的数值模拟研究：动力与微物理机制

利用WRF中尺度数值模式对2010年6月22日~23日发生在新疆北天山东段的一次暴雨过程进行数值模拟研究,重点探讨了暴雨过程形成演变的动力与微物理机制。结果表明,控制北疆的西北气流遇到博格达山脉,在迎风坡的强迫抬升作用下,形成对流单体并维持加强。降水蒸发冷却与摩擦拖曳产生的下沉气流紧贴迎风坡地表下泄,与环境西北气流对冲辐合引起对流区域由山坡向山前扩展。霰通过收集云水增长是降水形成的主要微物理机制。当云水被上升气流输送至-20℃以上时,能有效促进霰的增长过程,霰碰并雨滴(低层)及冰雪晶(高层)为霰增长的次要机制。     

淮河上游地形对大暴雨的影响

本文分析淮河上游地形对大暴雨中心分布的影响事实，并以气流对云中水滴输送率公式进行定性解释，同时也指出地形影响暴雨量的机制是地形改变天气系统的流场，使气流对云团中水滴的输送率发生变化，导致云中水滴在动能较小的地区大量降落，形成暴雨中心，地形对暴雨雨量的增幅作用，水平风速的减低比上升运动更为重要。     

小直径水滴惯性分离的实验研究

对湿法脱硫、烟气余热利用、湿法除尘等工业实践中气流携带小直径水滴的分离进行了实验研究 .在分析气流携带水滴机理的基础上 ,根据水滴的特性 ,研究了水滴的运动规律和动力学特性 ,分析了水滴的惯性分离机理以及各个因素对分离效率的影响 .结合正交实验结果 ,进行了正交实验的直观分析 .将正交实验结果和理论分析进行了比较 ,讨论了二者存在差异的原因 .本实验结果对于小直径水滴分离设备的工程设计具有一定的指导意义     

一起去看云!

<正>众所周知,云是天空中大量微小水滴和冰晶的集合。但鲜为人知的是,世界上存在着许多神奇、罕见的云类型。随着气流的特殊运动,云可以塑造成各种奇特的模样。奇形怪状的云令人感觉不可思议,七彩祥云则为很多人所喜爱。让我们来共同欣赏这些天空奇景吧。     

冰晶中空气和过冷水滴对毫米波雷达反演卷云冰水含量的影响

在现有对卷云的探测基础上,考虑卷云中常被忽略的冰晶空气含量和过冷水滴,应用Lorenz-Mie散射理论和Maxwell-Garnett等效介质理论研究了冰晶空气含量和过冷水滴对毫米波雷达云水量反演的影响。分析表明,过冷水滴对云水量反演的影响较大;而冰晶中空气含量对云水量反演的影响则可以忽略。因此,更准确的卷云模型应该考虑过冷水滴。     

气流场中石蜡颗粒表面的剪切脱水

针对水冷塔石蜡造粒工艺中石蜡颗粒表面脱水,提出用气流剪切脱除颗粒表面残留水的方法,设计了气流剪切脱水的设备结构,并实验验证了该过程脱水的有效性。分析了颗粒表面的脱水过程,由于水滴在石蜡表面不润湿,在表面张力作用下,以球帽型液滴形式存在,在气流的剪切作用下,水滴从石蜡表面脱离。实验结果表明,在3.5m/s气速下,10s的停留时间就能实现石蜡颗粒表面完全脱水,脱水速率与颗粒表面相对气速有关,随操作气速增大,脱水速率加快。剪切脱水过程中的流化空气不需要加热,能耗低。     

一种描述强对流三维流场的非刚性曲面匹配方法

强对流天气是由空气的剧烈垂直运动导致的,以上升气流和下沉气流为主,它突发性强、破坏力大,对国民经济与民众安全有重大危害,一直是天气预报与分析中的难点和重点.如果可以简捷地描述出包含上升气流和下沉气流的三维流场,将有助于强对流天气的分析.本文基于多普勒天气雷达反射率因子数据,在单体分割后通过双线性插值法获得三维格点插值点...     

高压脉冲静电破乳过程水滴的破碎临界电场参数

通过显微试验考察水滴在高压高频脉冲电场作用下的极化变形及失稳破碎过程,研究水滴破碎临界场强、占空比及电场频率的变化规律。结果表明:随占空比的增加,作用于水滴的电场能随之增大,同一脉冲周期内电场施加时间增长,水滴破碎临界场强减小;随电场强度的增加,水滴的极化变形效应愈加明显,水滴的变形弛豫时间缩短,破碎临界占空比减小,临界占空比最小值所对应的电场频率逐渐降低;电场强度一定时,随占空比的增大,水滴的破碎临界频率呈现先增大、后减小的趋势;电场强度、占空比及电场频率三者共同决定了水滴的极化弛豫状态、作用于水滴的电场能以及水滴的振荡频率,其交互作用对水滴的破碎具有重要影响。     

缝隙吹扫对静叶出口二次水滴直径影响的试验研究

在缝隙热气流吹扫条件下,利用Malvern粒度分析仪对空心静叶尾迹区的二次水滴直径及直径分布进行了测量.实验参数如下:进口空气湿度为7.94%,出口气流速度为170 m/s,缝隙宽度为1.0 mm,缝隙角度为45°,吹扫气流温度比主气流温度高50℃,缝隙位置分别位于静叶的内弧和背弧.试验结果表明:缝隙吹扫可以使静叶尾迹区的二次水滴的最小直径和最大直径都有所减小,Sauter平均直径减小33.4%,且水滴直径分布范围变窄;吹扫压差越大,二次水滴的直径就越小,直径分布也越窄,有利于减轻或防止动叶的水蚀;静叶背弧上缝隙吹扫的去水效果优于内弧上缝隙吹扫的去水效果.     

航空发动机吸雨试验中进气道内水滴粒径变化

摘 要: 为了研究航空发动机吞水试验中,进气道内水滴粒径的变化,通过DPM模型数值仿真的方法,研究了吸雨模拟试验中发动机不同状态下进气道内水滴粒径的变化。计算结果展示了水滴进入进气道后粒径变化和液滴分布,结果表明：发动机不同状态下,不同初始粒径的水滴进入进气道后,液滴的平均体积直径和索太尔平均直径均急剧减小并维持在恒定值;发动机最大状态下,喷水装置以50°锥角喷射,水滴会随气流向进气道中心轴收敛,不同喷嘴喷出的水滴之间存在干涉;慢车状态下,进气道内水滴分布更加广泛,液滴直径值大于最大状态时,靠近进气道边缘的喷嘴会有一部分水滴打在唇口上,并飞溅至进气道外。     

面向自然结冰试飞评估的冰形增长规律

飞机自然结冰试飞是民机适航取证中的关键点之一。由于试飞的高风险和成本,掌握冰形积聚的规律对指导试飞开展及飞行安全研究有重要意义。本文通过数值模拟研究了不同环境条件下二维翼型的冰形生长过程,重点分析了结冰环境水滴粒径和温度对冰形高度增长规律的影响,并结合水滴收集率随积冰高度的变化趋势分析了冰高增长速度变化的机制。结果表明,飞机二维冰形高度的增长有线性和减速两种基本状态：线性增长状态对应着霜冰形态;减速增长状态对应着角冰形态。在大水滴粒径和低温条件下下则会出现略微的加速增长。因此,试飞时为了在最短时间内获得足够的冰高度,需要尽量选择水滴直径较大而温度较低的环境,而这是航线飞行需要避免的情况。     

石油磺酸盐对玻璃纤维聚结脱水性能的影响

目前,关于纤维表面水滴聚结与脱落过程的研究多为定性分析,缺乏相关实验数据,并且各种因素对纤维聚结脱水效果的影响并不清晰。针对以上问题,搭建了一套可视化微流道实验系统;在航空煤油-水体系中加入表面活性剂石油磺酸盐,制备了两种不同界面张力的乳状液;利用建立的实验系统观测在不同界面张力下纤维表面水滴的聚结与脱落过程,并讨论了影响水滴聚结与脱落的主要因素。结果表明：在18 mN/m的界面张力下,最大水滴粒径在前3 min增长较快,在3 min后增长较为缓慢;在8 mN/m的界面张力下,在前6 min最大水滴粒径的增长趋势较为平缓,6 min后最大水滴粒径几乎不再增长,并且在聚结初始阶段水滴呈单侧分布;水滴单位面积的表面活性剂分子数存在饱和值,当达到饱和值时,水滴被表面活性剂分子完全包围,很难与其他水滴发生聚结行为;在18 mN/m的界面张力下,流场流速是引起水滴断裂脱落的主要原因;在8 mN/m的界面张力下,水滴的断裂脱落不仅受流场流速的影响,而且还与表面活性剂的含量有关。     

石油磺酸盐对玻璃纤维聚结脱水性能的影响

目前,关于纤维表面水滴聚结与脱落过程的研究多为定性分析,缺乏相关实验数据,并且各种因素对纤维聚结脱水效果的影响并不清晰。针对以上问题,搭建了一套可视化微流道实验系统;在航空煤油-水体系中加入表面活性剂石油磺酸盐,制备了两种不同界面张力的乳状液;利用建立的实验系统观测在不同界面张力下纤维表面水滴的聚结与脱落过程,并讨论了影响水滴聚结与脱落的主要因素。结果表明：在18 mN/m的界面张力下,最大水滴粒径在前3 min增长较快,在3 min后增长较为缓慢;在8 mN/m的界面张力下,在前6 min最大水滴粒径的增长趋势较为平缓,6 min后最大水滴粒径几乎不再增长,并且在聚结初始阶段水滴呈单侧分布;水滴单位面积的表面活性剂分子数存在饱和值,当达到饱和值时,水滴被表面活性剂分子完全包围,很难与其他水滴发生聚结行为;在18 mN/m的界面张力下,流场流速是引起水滴断裂脱落的主要原因;在8 mN/m的界面张力下,水滴的断裂脱落不仅受流场流速的影响,而且还与表面活性剂的含量有关。     

气象问答主打菜

<正>为什么夏天这么热,却还会下冰雹呢?冰雹是在强对流天气,如积雨云中受到强烈上升气流的影响而产生的。虽然地面上很热,但积雨云上部区域却非常冷,低达-40℃左右。上升气流将水滴推入高空后,遇到凝结核形成冰晶,冰晶在上升气流所带入的更多水滴中不断凝结变大形成冰球,当上升气流不能托住冰球的重量时,冰球便会落下形成冰雹。若上升气流越强,托浮能力越大,则冰雹滞空生长的时间就越长,冰雹也就越大。而夏季是强对流天气多发、上升气流较强的季节,所以容易发生冰雹天气。天号预报为什么有时不准?抱怨天气预报报错天气可能是我们每个人都有过的经历,以现在的技术,为什厶天气还是这么"难捉摸"呢?其实,天气预报是一个非常复杂的过程、需要通过气象气球、气象雷达、气象站等多种设备来采集数据、再加上气象卫星扫描相关区域的地     

城市发展对区域气象环境影响的数值模拟:以苏州为例

本文采用中尺度天气模式WRF(Weather Research Forecasting Model),以苏州地区为例,对稳定天气过程下的城市热岛效应进行了数值模拟(2007年7月31日-8月2日).利用Landsat卫星观测的1986年、1995年、2004年、2006年下垫面资料进行了敏感性试验,分析了城市化导致的城市下垫面变化对城市气象环境的影响.结果表明,在这次高温过程中,城市气温一直较郊区高,高温区随着城市扩展而扩大;城市化对郊区气温影响较小,而城市气温会有所增长,且夜间较明显;随着城市的发展,城市热岛强度也随之增长,在夜间增长显著;由于城市下垫面的特征,城市中上升气流区与下沉气流区顺着风向成条带状相间分布,这表明在城市中可能存在水平对流涡旋,并且随着城市的发展,水平对流涡旋强度有增强的趋势.     

汽轮机静叶出气边附近水相运动规律的试验研究

在自行研制的模拟汽轮机湿蒸汽级静叶栅试验台上，利用高速摄影和光散射等测试技术开展了尾迹区水相运动特性等项的试验研究，并结合两相流动数值模拟方法对水相运动规律进行了较系统的探讨，研究结果表明：高速气流作用下静叶吸力面上的水膜流动是溪状的；水相在静叶出气边附近的撕裂、运动受尾迹涡影响明显，且呈周期性现象，给出了不同气流流速下粗大水滴二次雾化的位置等信息，在试验工况条件下，粗大水滴完成二次雾化的位置距离静叶栅出口边最长约15mm，二次雾化后的水滴直径为5.8～62μm，其Sauter平均直径约为8～10μm，提出了结合低能流体抽吸技术在静叶尾缘开缝抽吸去湿以降低流动损失，以及依据试验结果合理确定动静叶栅轴向间隙的新思路。     

毫米波云雷达与地基微波辐射计联合反演云微物理参数

使用地基微波辐射计与毫米波云雷达进行主被动遥感联合探测,从理论上能够更准确地反演云微物理参数。分别以2010年7月于广东阳江和2015年3月于江苏南京进行的联合观测试验所获取的数据为例,对其中的层状云、层积云个例进行联合反演微物理参数的试验和分析,获取云演变过程中微物理参数和其他环境场物理量的变化特征。结果表明:1云雷达-微波辐射计联合反演法反演的云微物理参数与基于雷达反射率因子的经验法有较好的一致性,与实测经验值相比,结果比较可靠;2在层状云发展初始阶段,凝结增长作用在云体中上部位置起主要作用,碰并作用主要导致云滴粒子的显著增长和云层垂直方向的延展;在垂直上升速度较大的层积云中,云滴粒子通过碰并作用增长;3低层湿区高度与大范围层状云系出现的高度较为一致,抬升作用和水汽通量的辐合为云的产生提供了动力和水汽条件。