基于新型往返式探空观测的大气湍流特征分析

1

作者 杨晨义 曹晓钟 +1 位作者 郭启云 袁源 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1967-1982,共16页

利用2018年6月2日至2019年11月14日,安庆、长沙、赣州、南昌、宜昌、武汉6个站点的往返式探空试验数据,使用Thorpe分析方法计算了湍流层厚度、对数湍流耗散率、Thorpe尺度、浮力频率并进行概率、水平、垂直等分布特征的分析。这些探空... 利用2018年6月2日至2019年11月14日,安庆、长沙、赣州、南昌、宜昌、武汉6个站点的往返式探空试验数据,使用Thorpe分析方法计算了湍流层厚度、对数湍流耗散率、Thorpe尺度、浮力频率并进行概率、水平、垂直等分布特征的分析。这些探空数据观测精度较高,且垂直分辨率约为6~10 m,延伸至大约30 km的高度,可以在整个对流层和平流层下部估计湍流。本研究基于湍流特征分析,比较了各个站点之间以及上升段与下降段之间的差异。对数湍流耗散率log_(10)ε(代表ε的量级)分布具有两个模态,分别以-35 m^(2)s^(-3)和-5 m^(2)s^(-3)附近为峰值中心并向两侧递减。对流层的分布相对于平流层更加集中,且对流层的峰值中心的数值略大于平流层中心,这说明平流层的湍流强度稍弱于对流层。从对数湍流耗散率log_(10)ε、Thorpe尺度(L_T)、浮力频率(N~2)三个参数的水平和垂直分布可以看出,湍流强度受L_T与N~2的配置影响,并且对流层与平流层的特征相反。本研究揭示了高分辨率的往返式探空组网观测数据用于自由大气湍流特征研究的潜力,以及其相对于传统探空数据的时空加密观测优势。 展开更多

关键词 湍流层 往返式探空资料 下投探空 Thorpe分析

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中层大气环流模拟概述

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作者 温市耕 吕越华 《内蒙古气象》 1993年第3期19-21,35,共4页

关键词 中层大气环流模拟 对流层 湍流层 重力波 大气运动

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台风影响电离层F_2区的一种可能机制 被引量：14

3

作者 刘依谋 王劲松 +1 位作者 肖佐 索玉成 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期92-97,共6页

在台风期间,特别是台风登陆前后,强烈的海气、陆气相互作用会增强低层大气中的湍流活动,并可能导致大气湍流层顶的抬升,这种抬升会改变高层大气结构,从而影响高层大气中的光化学过程,最终造成对电离层的影响,在台风活动抬升了湍流层顶... 在台风期间,特别是台风登陆前后,强烈的海气、陆气相互作用会增强低层大气中的湍流活动,并可能导致大气湍流层顶的抬升,这种抬升会改变高层大气结构,从而影响高层大气中的光化学过程,最终造成对电离层的影响,在台风活动抬升了湍流层顶的前提下,利用一个一维电离层物理模型,模拟了日本中纬地区 (45°N,142°E)电离层F2区的响应．模拟结果很好地定性解释了如下观测事实,台风期间,电离层foF2会下降,对给定频率电波的反射面会抬升;同时还表明以上过程会导致hmF2上升,这表明台风期间湍流层顶的抬升可能是台风影响电离层F2区的一种十分有效的机制。 展开更多

关键词 台风 湍流层顶 F2区临界频率 F2区峰值高度

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用AE-D卫星近地点上观测的n(He)估算湍流层顶高度 被引量：2

4

作者 沈长寿 资民筠 +2 位作者 王劲松 王英鉴 徐寄遥 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期762-766,共5页

本文分析了AE D极轨卫星近地点的变化及其相应的大气膨胀和密度分布情况 .在高度相同情况下 ,中低纬区热层底部的大气密度比高纬区大 ,卫星受阻也就更大 ,从而卫星近地点的高度在中低纬区比高纬区要低、白天比夜间低 .采用近地点上的n(... 本文分析了AE D极轨卫星近地点的变化及其相应的大气膨胀和密度分布情况 .在高度相同情况下 ,中低纬区热层底部的大气密度比高纬区大 ,卫星受阻也就更大 ,从而卫星近地点的高度在中低纬区比高纬区要低、白天比夜间低 .采用近地点上的n(He)观测资料 ,根据大气数密度在低层内均匀混合和高层内扩散分离的不同垂直分布特征 ,粗略地估算出湍流层顶的高度Zt 及其变化 .高纬区内Zt 高低与纬度几乎无关 ,但对磁暴的响应十分明显 .中低纬区内 ,Zt 随纬度减小而增大 ;白天地区Zt 大于夜间 ,而与磁暴的关系不大 . 展开更多

关键词 AE-D卫星 近地点 湍流层顶 扩散分离 大气密度

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关于中层大气动力学的研究进展

5

作者 黄荣辉 《气象科技》 北大核心 1991年第1期8-14,共7页

中层大气(Middle Atmosphere)是近十多年来广泛使用的一个新名词。它是指从对流层顶到湍流层顶约100km之间的大气层。它由平流层、中间层(Mesosphere)与热层下层所组成,占据着大气总量约20％左右。中层大气与对流层大气不同,它没有水蒸... 中层大气(Middle Atmosphere)是近十多年来广泛使用的一个新名词。它是指从对流层顶到湍流层顶约100km之间的大气层。它由平流层、中间层(Mesosphere)与热层下层所组成,占据着大气总量约20％左右。中层大气与对流层大气不同,它没有水蒸汽的凝结,不与海洋及地表直接进行交换,不直接受到地形的作用,因此,就会产生中层大气固有的大气环流。但是,由于中层大气位于对流层之上,这样在对流层产生的波动有些会传播到中间层,如在对流层由于大尺度地形和海陆纬向分布的不均匀性所产生的行星波可以传播到平流层与中间层;并且,由于波在传播中,它的能量密度是守恒的, 展开更多

关键词 中层大气 重力波 基本气流 湍流层顶 对流层大气 对流层顶 开尔文波 平均环流 纬向 爆发性增温

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印度中层大气研究的四十年

6

作者 B.K.Mukherjee D.R.Sikka 诚意 《气象科技》 北大核心 1991年第6期70-74,共5页

本文对从S. K. Mitra教授时代直至印度中层大气计划完成期间印度有关中层大气现象的研究成果进行了回顾。重点介绍了根据IGY、MONEx及IMAP等专门计划时期收集的大量资料而得出的重要发现。

关键词 中层大气 高层大气 Mitra 半年振荡 温度资料 准两年振荡 纬向风 参考大气 赤道地区 湍流层顶

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激波与湍流相互作用的实验研究 被引量：15

7

作者 赵玉新 易仕和 +2 位作者 何霖 程忠宇 田立丰 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期140-143,共4页

在超声速湍流混合层风洞中,以NPLS技术为基础研究了激波与湍流的相互作用,观察到了斜激波与湍流边界层的相互作用以及湍流混合层中的大涡对斜激波的影响.所得到的NPLS实验图像不仅再现了复杂的流场结构,而且不同图像之间还具有时间相关... 在超声速湍流混合层风洞中,以NPLS技术为基础研究了激波与湍流的相互作用,观察到了斜激波与湍流边界层的相互作用以及湍流混合层中的大涡对斜激波的影响.所得到的NPLS实验图像不仅再现了复杂的流场结构,而且不同图像之间还具有时间相关性.在NPLS图像基础上探讨了激波与湍流相互作用的规律. 展开更多

关键词 激波 湍流边界层 湍流混合层

原文传递

超声速湍流混合层中小激波结构的实验研究 被引量：16

8

作者 赵玉新 易仕和 +2 位作者 何霖 程忠宇 田立丰 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期12-15,共4页

在对流马赫数为1.24的超声速湍流混合层风洞中,以NPLS实验技术为基础观察到了小激波结构。分析了小激波结构产生时的混合层流场参数,给出了从实验图像中确定对流马赫数的方法,避免了理论分析不必要的假设。探讨了小激波结构产生、发展... 在对流马赫数为1.24的超声速湍流混合层风洞中,以NPLS实验技术为基础观察到了小激波结构。分析了小激波结构产生时的混合层流场参数,给出了从实验图像中确定对流马赫数的方法,避免了理论分析不必要的假设。探讨了小激波结构产生、发展的一般规律。 展开更多

关键词 超声速湍流混合层 小激波 对流马赫数

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超声速湍流混合层实验图像的分形度量 被引量：10

9

作者 赵玉新 易仕和 +2 位作者 田立丰 何霖 程忠宇 《中国科学（G辑）》 CSCD 2008年第5期562-571,共10页

以高时空分辨率的纳米平面激光散射(NPLS)实验技术为基础,在SML-1风洞中完成了超声速混合层的流动显示实验.相应的实验图像清晰地再现了层流、转捩及湍流区的流场结构,空间分辨率满足分形度量的要求.给出并比较了测量分形维数的两种常... 以高时空分辨率的纳米平面激光散射(NPLS)实验技术为基础,在SML-1风洞中完成了超声速混合层的流动显示实验.相应的实验图像清晰地再现了层流、转捩及湍流区的流场结构,空间分辨率满足分形度量的要求.给出并比较了测量分形维数的两种常用方法,采用计盒维数法测量了超声速混合层转捩区和完全发展湍流区的分形维数.转捩区的分形维数随着湍流脉动的增强而增加.完全发展湍流区的分形维数并不会因为流场结构不同而有较大的变化,表面上杂乱无章的湍流界面具有基本相同的分形维数,体现了湍流流动的自相似性. 展开更多

关键词 NPLS 湍流混合层 分形

原文传递

湍流研究最近半世纪的一些发展 被引量：4

10

作者 蔡树棠 周光坰 +1 位作者 魏中磊 谢象春 《力学进展》 EI 1980年第1期16-36,共21页

一、绪言 (Ⅰ)研究湍流的意义 (Ⅱ)国外开展湍流研究的情况 二、湍流理论的进展 (Ⅰ)先把流体动力学方程组平均的理论 (a)1950年以前发展情况简述 (1)Reynolds方程和混合长度理论 (2)各向同性湍流的统计理论 (3)具有剪应力的普通湍流理... 一、绪言 (Ⅰ)研究湍流的意义 (Ⅱ)国外开展湍流研究的情况 二、湍流理论的进展 (Ⅰ)先把流体动力学方程组平均的理论 (a)1950年以前发展情况简述 (1)Reynolds方程和混合长度理论 (2)各向同性湍流的统计理论 (3)具有剪应力的普通湍流理论 (b) 展开更多

关键词 湍流边界层 计算机 湍流附面层 拟序结构 湍流运动 湍流混合层 关联函数 相关函数 湍流研究 脉动速度 流动速度

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完全湍流剪切层对圆柱涡激振动特性的影响 被引量：6

11

作者 王军雷 吴金星 +1 位作者 丁林 任保增 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期178-183,共6页

为研究完全湍流剪切层(2×10~4~4×10~4<Re<1×10~5~2×10~5)下雷诺数对涡激振动动态响应的影响,在OpenFOAM平台下采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用二阶范德... 为研究完全湍流剪切层(2×10~4~4×10~4<Re<1×10~5~2×10~5)下雷诺数对涡激振动动态响应的影响,在OpenFOAM平台下采用有限体积法求解雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型,采用二阶范德波尔方程描述二维圆柱体涡激振动,对完全湍流剪切层下的圆柱绕流涡激振动进行数值计算,分析涡激振动的振幅、频率特性,并在Williamson-Roshko(W-R)图谱中分析旋涡尾迹脱落模式.结果表明:在相同折减速度下提升雷诺数时,圆柱振幅会显著增大,最大振动振幅值高于自由剪切层过渡旋涡区结果及修正Griffin图谱结果.雷诺数对提高圆柱的涡激振动振幅和同步区的范围具有决定性作用,在完全湍流剪切层中,当提升阻尼参数(α≥0.38)时,涡激振动的上部分支消失,振动频率出现"阶跃". 展开更多

关键词 涡激振动 质量阻尼比 流固耦合 旋涡脱落 湍流剪切层

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海表温度的自适应变分同化 被引量：5

12

作者 朱江 周广庆 王辉 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第19期1517-1520,T003,共5页

在以前工作的基础上,进一步对所提出的自适应变分资料同化方法在表面海温（SST）资料同化进行了探讨,并将其应用到实际的SST资料同化中.利用一个湍流封闭混合层模式对LOTUS锚系浮标资料进行了同化试验.同化结果表明,自适应变分方法对海... 在以前工作的基础上,进一步对所提出的自适应变分资料同化方法在表面海温（SST）资料同化进行了探讨,并将其应用到实际的SST资料同化中.利用一个湍流封闭混合层模式对LOTUS锚系浮标资料进行了同化试验.同化结果表明,自适应变分方法对海表和海面以下混合层的海温都能够进行较好地订正. 展开更多

关键词 资料同化 自适应变分法 海表温度 海洋混合层 湍流封闭混合层模式 热力场 海洋预报 海洋热容量

原文传递

反应性射流中湍流/非湍流界面附近标量输运特性

13

作者 曹晴晴 李岩 +1 位作者 张欣羡 周毅 《气体物理》 2024年第1期1-11,共11页

湍流/非湍流界面(turbulent/non-turbulent interface,T/NTI)层分隔开湍流区和非湍流区,研究T/NTI有利于加深对湍流区和非湍流区之间传质的理解。通过开展射流和环境流间发生二级非平衡基元反应(A+B→R)流场的数值模拟,研究了该流场中... 湍流/非湍流界面(turbulent/non-turbulent interface,T/NTI)层分隔开湍流区和非湍流区,研究T/NTI有利于加深对湍流区和非湍流区之间传质的理解。通过开展射流和环境流间发生二级非平衡基元反应(A+B→R)流场的数值模拟,研究了该流场中各组分在T/NTI附近的化学反应和标量输运特性。研究结果表明:反应性射流流场中对流项在湍流区域的标量输运中占主导地位。射流的上游处化学反应较为剧烈且随着流向逐渐减弱,在T/NTI层内及其附近均存在显著的化学反应,而下游T/NTI层附近的化学反应主要发生在远离T/NTI层的湍流核心区。在T/NTI层附近,反应物A和生成物R的输运机制呈现类似但相反的趋势。在无旋边界附近,反应物A和生成物R的输运主要由扩散和对流作用共同影响,但其浓度几乎不随时间发生变化。在T/NTI层内,反应物B的输运主要由对流作用影响,T/NTI附近的流动阻碍化学反应后所余较少的反应物B向无旋边界输运。 展开更多

关键词 射流 化学反应 湍流/非湍流界面层 标量输运 条件平均统计

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平面湍流混合层流动的统计理论 被引量：2

14

作者 孟庆国 黄永念 周培源 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 1995年第4期443-450,共8页

本文提出了不可压缩粘性流体充分发展的湍流流动的逐级迭代法。此方法能有效地求解脉动速度的高阶关联函数，并修正平均速度和低阶关联函数的精度，应用此方法给出了平面湍流混合层流动的一级近似的二阶、三阶和四阶脉动速度的关联函数... 本文提出了不可压缩粘性流体充分发展的湍流流动的逐级迭代法。此方法能有效地求解脉动速度的高阶关联函数，并修正平均速度和低阶关联函数的精度，应用此方法给出了平面湍流混合层流动的一级近似的二阶、三阶和四阶脉动速度的关联函数，并同实验结果进行了比较，两者符合得较好。 展开更多

关键词 统计平均 湍流 平面湍流混合层 不可压缩

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可压缩平板边界层流动的湍流/非湍流界面层空间分布的统计特性

15

作者 黄智康 刘锋 +1 位作者 张欣羡 周毅 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期709-718,共10页

为揭示可压缩湍流边界层中湍流/非湍流界面层(TNTI)空间分布的演化规律,对马赫数Ma为2.9的空间发展平板湍流边界层流动进行直接数值模拟研究。通过湍流体积分数确定涡量阈值,从而获得TNTI的外边界,并以此为基准统计发现条件平均的涡量... 为揭示可压缩湍流边界层中湍流/非湍流界面层(TNTI)空间分布的演化规律,对马赫数Ma为2.9的空间发展平板湍流边界层流动进行直接数值模拟研究。通过湍流体积分数确定涡量阈值,从而获得TNTI的外边界,并以此为基准统计发现条件平均的涡量和法向速度在TNTI处骤降。根据TNTI的统计结果发现,在湍流段平均界面层,平均TNTI高度和边界层名义厚度保持线性关系。TNTI高度的概率密度函数满足正态分布。在湍流段,界面层高度的均方根(RMS)与平均界面层高度之比呈线性减小的趋势,界面层高度和瞬时摩擦力系数的相关性系数近似为0。随着湍流边界层发展,界面层高度的RMS逐渐趋于常数。 展开更多

关键词 可压缩流动 平板边界层 湍流/非湍流界面层 湍流体积分数 涡量阈值 法向速度 界面层高度 边界层名义厚度

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无剪切湍流混合层中被动标量扩散的实验研究 被引量：1

16

作者 张晓航 许春晓 +2 位作者 张兆顺 SERGE S AYRAULT M 《流体力学实验与测量》 CSCD 北大核心 2003年第4期22-27,共6页

研究被动标量在无剪切湍流混合层中的扩散。实验在风洞中进行,用大小网格尺度比为2∶1的网格实现无剪切湍流混合层,用烟粒子作为测量用的示踪粒子同时作为被动标量形成浓度场,用PIV测量得到速度场同时用Mie散射测量得到高施密特数的浓度... 研究被动标量在无剪切湍流混合层中的扩散。实验在风洞中进行,用大小网格尺度比为2∶1的网格实现无剪切湍流混合层,用烟粒子作为测量用的示踪粒子同时作为被动标量形成浓度场,用PIV测量得到速度场同时用Mie散射测量得到高施密特数的浓度场,由此可以计算得到速度和浓度相关,并用实验数据直接检验大涡模拟中亚格子应力Smagorinsky模式和亚格子质量通量梯度模式。 展开更多

关键词 无剪切湍流混合层 被动标量 扩散 风洞试验 MIE散射 亚格子模式

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湍流边界层中马蹄形涡的形成方式 被引量：1

17

作者 李克文 连淇祥 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 1992年第2期145-151,共7页

本文使用一种新的流动显示方法——激光片光运动法和几种实验技巧对湍流边界层中的马蹄形涡进行了观测,发现并描述了其形成的四种方式:二次不稳定式、组合式、变形式和突发式。对这四种马蹄形涡的形成及发展进行了研究和比较。实验结果... 本文使用一种新的流动显示方法——激光片光运动法和几种实验技巧对湍流边界层中的马蹄形涡进行了观测,发现并描述了其形成的四种方式:二次不稳定式、组合式、变形式和突发式。对这四种马蹄形涡的形成及发展进行了研究和比较。实验结果表明,这些马蹄形涡在尺度、运动速度和变形上是有差别的。 展开更多

关键词 涡 马蹄形涡 湍流力界层 流动显示

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