美国空军气象局冻雨预报系统对三次冻雨事件及电线积冰厚度的模拟

电线积冰是电网正常运行中最大的气象灾害之一,而冻雨是造成电线积冰事故的主要灾害性天气。利用耦合了中尺度天气研究和预报(weather research and forecasting, WRF)模式的美国空军气象局(Air Force Weather Agency, AWFA)冻雨预报系统,对发生在中国南方的3次冻雨事件进行预报,通过威胁指数(threat scores,TS)评分对AWFA系统在中国地区的冻雨预报能力进行了评估,并根据其输出的冻雨参数,用覆冰增长模型对三次冻雨过程中,电线积冰厚度进行了模拟。结果表明:冻雨事件的发生必须同时满足逆温层、空中高液态含水量和地温低于0℃这三个气象条件;AFWA冻雨预报系统对中国冻雨也有一定的预报能力,但预测范围较实际观测的区域偏大,三次冻雨事件预报TS评分在0.30～0.63,平均为0.45;模拟电线积冰厚度的范围与观测的冻雨密集区相当吻合,对明显的冻雨过程有较好的预报能力且能够获得电线积冰厚度的精细化分布。研究结果对中国南方冻雨预报、电线积冰预报有重大的参考价值,并为电网的防灾减灾提供了坚实的理论支撑。     

BP神经网络在电线积冰定量预报中的应用

对1970—2016年江西省电线积冰数据进行统计分析,得到其时空分布特征,并利用BP神经网络方法对电线积冰直径进行定量预报,得到结论如下：1）江西省电线积冰集中发生在12月到2月,占84.4%;以雨凇型积冰为主,占67.5%;江西省电线积冰事件多发生在赣北、赣中,大值区位于赣西北;2）江西省积冰观测站可分为3类,第1类包括修水、宜春、吉安、宁冈、井冈山、广昌,第2类包括波阳、景德镇、南昌、樟树、贵溪、玉山、南城,第3类包括遂川、赣州、寻乌;分类因子按照重要程度排序为：平均风速、最大风速、纬度、降水量和平均气温;3）利用BP神经网络方法进行电线积冰直径定量预报发现,过滤后的预报效果有小幅提升,过滤前后平均绝对误差分别为2.41 mm和2.24 mm,均方根误差分别为3.17 mm和2.81 mm。BP神经网络方法在10 mm以下电线积冰定量预报中的效果较好,当积冰直径超过10 mm就会出现较大的误差。对于电线积冰的客观定量预报有明显参考价值。     

2008年初贵州电线积冰厚度的模拟研究—基于天气研究和预报（WRF）模式耦合电线积冰预报系统

电线积冰事故对国民经济危害巨大,急需电线积冰厚度的预报产品。利用耦合了欧洲导线覆冰预报系统的WRF模式,在考虑了覆冰融化的基础上,对2008年1~2月贵州省凝冻天气期间的电线覆冰厚度进行了模拟研究,研究结果表明：WRF模式模拟的气象要素与观测值较为接近,可用模拟的气象场对贵州省导线覆冰进行模拟;模拟站点覆冰厚度的时间变化特征与观测结果非常接近,区域覆冰厚度的时空变化可分为4个阶段：覆冰初步形成期、持续期、加重期及融化期。对比观测站点的覆冰记录,模拟基本重现2008年1~2月贵州省导线覆冰的变化过程;模拟的区域覆冰极值厚度分布也与观测值的相关系数达到0.6,通过了0.01的信度检验。总的来说,该系统能对覆冰的发生、发展及进程进行较为准确的预报,对输电线路上的冰冻灾害防治具有重要意义。     

电线积冰及舞动高风险区域的数值模拟

导线覆冰舞动是一种影响电网正常运行的灾害性天气.通过对2018年1月25—29日长江中下游地区大范围导线覆冰舞动事故的天气形势、大气层结与云中水成物特征的分析,探讨了导线覆冰舞动的天气成因,进而利用耦合了电线覆冰增长模型的天气研究和预报模式,对导线覆冰厚度及舞动高风险区域的时空分布进行了模拟,结果表明:①冷空气与西南暖湿气流在长江中下游地区交汇,该区从地面到700 hPa的温度均低于0℃,冻雨为"过冷暖雨"机制;②模拟结果显示覆冰期间地面降水经历了"固态-混合态-固态"的相态转化过程,与观测结果较为一致;③耦合了积冰增长预报系统(IFAS)的WRF模式,模拟的各阶段电线积冰厚度的空间分布特征与监测到冻雨天气的气象站点分布较为吻合,覆冰厚度极值与观测结果接近;④利用耦合了美国空军气象局诊断方案的WRF模式,根据模拟的积冰厚度与瞬时最大风速,模拟出了导线覆冰舞动高风险区域分布,与电网的观测记录较为吻合.该研究表明模拟的导线覆冰厚度能够反映冻雨过程中电线积冰厚度的时空变化特征,特别是舞动高风险区域分布的成功模拟,对舞动进行提前预警进而降低舞动损失具有重要的实用价值.     

对地面气象观测若干理论的研究

地面气象观测是气象观测的重要组成部分,是每个地面气象台站的基本任务之一。它是利用一些仪器对近地面层大气的气象情况进行观测,还包含用目力对自由大气的一些现象进行观察,如云况、光、电等。地面气象观测的要素一般有:大气压力、空气温度及土壤温度、空气湿度、风向、风速、日照、降水量、蒸发、雪深、雪压、冻土、电线积冰、云状、云量、云高、能见度、天气现象等。     

盯守在第一线战斗在最前沿 ——我省各部门联动聚合力,齐抓共管保岁末年初安全

迎风雪 战低温 他们在 受降雪天气的影响,湖南多地出现了道路结冰、电线积冰等情况,给群众生产生活带来较大影响.湖南各级各部门紧急动员、迅速行动,采取有效措施,全力投入到抗击冰雪行动中,形成防灾减灾强大合力.     

不同积冰参数对冰型的影响

在积冰生长模拟过程中引入了冻结系数的概念,使得能够模拟计算出不同积冰参数下的不同冰型。以NACA0012翼型为对象,计算不同条件下的积冰情况,发现温度是引起冰型变化的主要因素,其他积冰参数(气流速度、液态水含量、液滴直径)对积冰量有影响,但对冰型影响较小。     

积冰的判断预防和处置

飞机积冰是影响飞行安全的一大隐患。本文介绍了在飞行准备阶段到最后进近着陆的各个阶段中如何飞预防、辨别以及处置飞机积冰。其次介绍了积冰对飞行的影响和对于积冰基本的判断方法,并且熟练掌握对机载设备的正确使用,以及设备万一故障时的处置方法。     

积冰对飞机本体纵向非线性动力学稳定域的影响

积冰威胁飞行安全,研究积冰对飞机稳定性的影响对确保飞行安全具有重要意义。积冰导致飞机失速迎角降低,仅研究飞机在小迎角线性段的稳定性是不充分的,还需对其非线性动力学稳定域进行研究。首先,基于积冰条件下的飞机气动系数曲线,建立积冰飞机纵向运动的非线性模型;然后,根据非线性动力学理论构造出飞机纵向运动的稳定域边界,并利用时域仿真对稳定域边界进行验证;最后,通过对比无冰与积冰条件下稳定域的变化,分析积冰对飞机稳定域的影响,并将积冰对飞机稳定域的影响和其对气动系数的影响进行对比。积冰条件下飞机稳定域在俯仰角速度方向上收缩约20%,稳定域边界处的最大迎角减小约1°。研究结果表明,积冰条件下飞机稳定域的变化与气动系数的变化一致,积冰导致飞机的稳定域缩小,容易引起飞行事故。     

智能积冰系统

飞机积冰是影响飞行安全的一大危害。文章首先简介飞机积冰,然后分析目前积冰界研究的热点问题-智能积冰系统的设计思想、组成部分及其功能,并概述了美国在此方面的研究进展,最后结合国内研究情况对此方面的课题进行了展望和总结。     

浅析飞机积冰的原因及防冰策略

飞机积冰会严重影响飞机的性能并危及到飞行的安全,现代飞机都装有先进的防冰系统,该文主要对形成积冰的原因并主要探讨了从飞行中和起飞前地面除,防冰两个方面,说明了积冰对飞行的影响以及正确的防范措施说明积冰的处置和除．防冰的方法。     

飞机机翼积冰表面粗糙度研究

本文对飞行过程中的飞机机翼积冰过程的数值模拟中的粗糙度计算提出了改进。此方法结合S-A湍流模型中改进的积冰表面粗糙度计算,对飞机机翼积冰过程进行了数值模拟。为验证方法的效果,本文计算了NACA0012翼型的积冰情况及对气动特性参数的影响,计算结果与试验数据结果进行了对比．并与目前国际上广泛采用的经验公式计算粗糙度的方法进行了对比讨论。结果表明改进的方法和文献中的试验数据吻合良好。     

一次飞机积冰气象条件的诊断分析

对2008年1月23日贵阳机场附近的飞机积冰过程进行诊断分析.结果表明:积冰的生成与温度、湿度以及垂直速度等气象条件密切相关.适宜的湿度条件下,-4~-10℃的温度范围内与较强积冰区域相对应,湿度较大的弱上升运动区域内有利于积冰的形成.     

积冰防御体系安全评判系统的研究与开发

根据模糊综合评判的指导思想及积冰防御体系安全评判模型,用VB6.0作为软件开发环境,结合access 数据库对民航积冰防御体系安全评判系统进行了设计与开发.该系统包含了系统管理、指标管理、数据处理、综合评判、评判结果的输出、数据查询及报表生成、打印等功能,实现了积冰防御体系评判工作的自动化.     

SLD碰撞-结冰收集率分布经验模型

目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet, SLD)结冰环境尚未得到规定,准确预测飞机在SLD条件下的积冰对完善适航规范有重要意义。考虑SLD碰撞-结冰过程中的扩散及流动效应,通过对单个SLD碰撞金属铝表面的实验,研究SLD的碰撞－结冰过程,提出了一个考虑结冰环境及SLD特征因子的结冰收集率经验模型(collection efficiency distribution, CED),并将该模型应用于二维翼型积冰模拟中,分析SLD条件下的积冰特征。在SLD条件下,考虑了CED模型的翼型积冰模拟相比之前的模拟有了较大改进。     

大粒径过冷水滴碰撞-结冰收集率分布经验模型

目前的民机结冰适航规范中,大粒径过冷水滴(supercooled large droplet,SLD)结冰环境尚未得到规定,准确预测飞机在SLD条件下的积冰对完善适航规范有重要意义。考虑SLD碰撞-结冰过程中的扩散及流动效应,通过对单个SLD碰撞金属铝表面的实验,研究SLD的碰撞-结冰过程,提出了一个考虑结冰环境及SLD特征因子的结冰收集率经验模型(collection efficiency distribution,CED);并将该模型应用于二维翼型积冰模拟中,分析SLD条件下的积冰特征。在SLD条件下,考虑了CED模型的翼型积冰模拟相比之前的模拟有了较大改进。     

飞机发动机积冰的原因与对策

飞机的诞生是人类社会科技发展的里程碑,给人们的出行带来了极大的便捷,为了保证飞机的飞行安全,需要针对积冰问题采用科学合理的解决策略。现如今,我国的飞机发动机积冰预报技术还不够成熟。本文主要针对飞机发动机的工作原理,与现有的飞机积冰实例进行简要分析,探讨积冰形成的原因,并针对存在的问题总结合理的除冰方法。     

城轨列车转向架积雪结冰原因分析及其防治

为了研究城市轨道列车在风雪环境下积雪结冰对转向架区域影响,简化头车模型,采用Realizable k-ε湍流模型、离散相模型以及积冰模型相互耦合的方法预测雪粒子运动轨迹以及转向架积冰情况。分析转向架区域流场、转向架区域雪粒子分布、转向架表面积冰厚度,得到转向架区域积雪结冰成因,并提出防治方案。研究结果表明:由于转向架前端区域以及转向架中部区域较为空旷,气流易在这些区域出现高速上扬的趋势。空气中的一部分雪粒子在气动的作用下从这些区域进入转向架上部区域,部分雪粒子进入转向架区域后在惯性的作用下沿着流线切线方向直接撞击到转向架表面。在这2种主要的方式作用下,转向架出现了严重的积雪结冰现象。在有效计算时间内,采用导流方式的组合防治方案有效缓解了转向架上的积雪结冰问题,头车转向架1积冰减少96%,转向架2积冰减少94%。     

微波加热技术在清除道路积冰中的应用

在我国北方寒冷地区的冬季,道路积冰严重妨碍交通,并且现有设备不能有效地对其清除.针对这种状况,提出了应用微波加热技术清除道路积冰的设想,并通过理论分析和实验证实了冰不易吸收微波,而路面材料能够吸收大量微波.因此,微波能够透过冰层加热路面,使贴近路面的冰层融化,消除冰层与路面之间的结合力,以便很容易地利用除冰机械对其清除.在参考了现有的各种清冰除雪机的基础上,设计出了专门用于清除道路积冰的微波除冰机原理图.     

基于FLUENT的飞机机翼积冰的数值模拟

针对机翼结冰问题,提出了一种翼型结冰的数值模拟方法。介绍了适用于本方法的翼型网格划分及流场求解方法;提出了一种适用于CFD的水滴收集系数计算方法。利用Fluent软件的离散项模型(DPM)及用户自定义函数功能(UDF),计算求解了翼型表面的局部水滴收集系数。介绍了积冰过程中的质量守恒和能量守恒过程。基于积冰垂直生长假设,介绍了积冰生长模型。最后利用提出的方法预测了翼型的结冰情况。将用计算得到的三种典型积冰类型同国外冰风洞实验结果做了对比,证明了方法的正确性和准确性。