案例 ID 框大小 R λ ˙ E [cu] k max η K η K [cu] IL 11 /η KL /L 11 N p [#] DNS 1.1 512 74 0.4 3 0.015 0.01 41.2 161 10000 DNS 1.2 512 74 0.4 3 0.015 0.05 41.4 160 10000 DNS 1.3 512 74 0.4 3 0.015 0.10 41.3 160 10000 DNS 1.4 512 74 0.4 3 0.015 0.24 41.3 21 10000 DNS 1.5 512 74 0.4 3 0.015 0.50 41.4 16 10000 DNS 2.0 1024 142 0.4 3 0.007 0.11 99.0 332.8 1000 DNS 2.1 1024 219 0.4 3 0.007 0.01 147.8 15.6 1000 DNS 2.2 1024 217 0.4 3 0.007 0.06 147.6 15.7 1000 DNS 2.3 1024 216 0.4 3 0.007 0.11 147.9 15.6 1000 DNS 2.4 1024 212 0.4 3 0.007 0.27 146.8 15.7 1000 DNS 2.5 1024 207 0.4 3 0.007 0.53 145.5 15.8 1000 DNS 3.1 2048 302 0.5 3 0.003 0.01 260.9 13.6 1000 DNS 3.2 2048 299 0.5 3 0.003 0.05 258.2 13.8 1000 DNS 3.3 2048 295 0.5 3 0.003 0.11 254.8 14.0 1000 DNS 3.4 2048 314 0.5 3 0.004 0.26 275.6 20.2 1000 域名3.5 2048 321 0.5 3 0.004 0.53 282.9 14.7 1000 表 2. 每个 DNS 的参数概览。R λ 为泰勒尺度雷诺数,˙ E 为代码单位(cu)中的能量注入率,k max 为最大解析波数,η K 为柯尔莫哥洛夫长度尺度,I = σ u ′ 1 /U 为湍流强度,L 11 为由 E ( κ ) 导出的纵向积分长度尺度,L 为平均探针轨道距离,N p 为虚拟探针的数量。湍流强度 I 通过设置探针平均速度来控制,其中 σ u ′ 1 ≈ 1 为均方根纵向速度波动。
摘要 陡坡上的下降风非常常见,但对其了解或模拟甚少。本研究重点研究陡峭的高山斜坡上方的下降风急流。我们评估了湍流动能 (TKE) 和雷诺剪应力预算方程中的浮力项。我们特别关注斜率和沿斜率湍流显热通量对这些项的贡献。在最大风速高度以下和以上的四个测量水平可以分析沿垂直剖面的浮力效应如下:(i) 如在稳定条件下预期的那样,浮力往往会破坏 TKE 和最大风速高度 zj 以下急流内层区域的湍流动量通量;(ii) 结果还表明,浮力有助于在急流外层剪切区域(远高于 zj )产生 TKE,而在同一区域观察到湍流动量通量的消耗; (iii) 在最大风速附近机械剪切产生微弱的区域,浮力往往会破坏 TKE,而我们的结果表明,浮力往往会增加动量通量。本研究还提供了一个分析条件,用于确定由于浮力而产生的湍流动量通量与斜坡角度之间的极限,类似于已经为 TKE 提出的条件。我们重新引入了应力理查森数,它相当于雷诺剪切应力预算的通量理查森数。我们指出,通量理查森数和应力理查森数是表征除最大风速高度附近区域以外的下降气流的互补稳定性参数。
基于对流大气边界层的大涡模拟 (LES) 的先验分析,提出了改进的湍流混合和耗散长度尺度,用于基于湍流动能 (TKE) 的行星边界层 (PBL) 方案。湍流混合长度结合了表面层中的表面相似性和 TKE 约束,并对混合层中的横向夹带效应进行了调整。耗散长度是根据考虑剪切、浮力和湍流混合的平衡 TKE 预算构建的。在 TKE 通量中添加了一个非梯度项,以校正 TKE 的非局部湍流混合。改进的长度尺度被应用于 PBL 方案,并使用理想的单柱对流边界层 (CBL) 情况进行了测试。结果在广泛的 CBL 稳定范围内表现出强大的适用性,并且与 LES 基准模拟非常一致。然后将其实施到社区大气模型中,并通过 3D 真实情况模拟进行进一步评估。新方案的结果与其他三种成熟的 PBL 方案的质量相当。模拟和无线电探空仪观测剖面之间的比较表明,新方案在晴朗的日子里表现良好。
1大气与海洋科学系,科罗拉多大学博尔德大学,美国科罗拉多州博尔德2个国家可再生能源实验室,美国科罗拉多州戈尔登,美国科罗拉多州
流动海洋表面的湍流与陆地上的湍流具有不同的特性。因此,基于陆地上的湍流动能 (TKE) 预算和莫宁-奥布霍夫相似理论 (MOST) 的发现可能不适用于海洋条件,部分原因是存在波边界层(大气边界层的下部,包括表面波的影响;我们在本文中使用术语“WBL”以方便使用),其中总应力可分为湍流应力和波相干应力。这里湍流应力定义为由风切变和浮力产生的应力,而波相干应力则考虑了海浪和大气之间的动量传递。在本研究中,研究了湍流动能 (TKE) 预算和惯性耗散法 (IDM) 在 WBL 内 MOST 背景下的适用性。我们发现,在计算波浪条件下的总应力时,不应忽略 TKE 预算中的湍流传输项。这已通过在固定平台上进行的观测得到证实。结果还表明,在 WBL 内应用 MOST 时应使用湍流应力,而不是总应力。通过结合 TKE 预算和 MOST,我们的研究表明,传统 IDM 计算的应力对应于湍流应力,而不是总应力。在应用 IDM 计算 WBL 中的应力时,应考虑波浪相干应力。
摘要:提出了沿着墨西哥湾北部大陆斜率评估边界混合过程的试点计划的结果。我们报告了一种新颖的尝试,以在常规系泊台上利用湍流传感器。这些数据记录了分层EKMAN层的许多特征:高度上的浮力异常,而不是毫无形式的Ekman层的浮力异常,并且具有深度的速度向量的增强转向。湍流应力估计值具有适当的幅度,并与近底速度载体对齐。但是,Ekman层是取决于惯性时间尺度的时间。交叉斜率动量和温度频道具有该频带的显着贡献。共处的湍流动能耗散和温度方差耗散估计意味着耗散比为0.14,与剪切不稳定性的规范值无明显不同(0.2)。这种混合签名与内部波带中的生产有关,而不是与湍流剪切产生相关的频率。我们的结果表明,在涡流变异性的幌子中,对准平台强迫的准平台响应的期望是天真的,边界层结构不支持有关边界混合的一维模型的最新理论假设。
湍流动能 (TKE) 和 TKE 耗散率的值可以通过雷达对速度和多普勒谱宽的估计获得。然而,这些估计通常没有足够的时间分辨率,并会导致滤波结果,而这些结果不能直接进行理论解释。提出了一种使用数值大涡模拟 (LES) 生成的流场评估雷达测量速度分布特性的程序。TKE 估计值是通过在空间上取平均或作为替代/补充,在时间上取平均从 LES 湍流速度场获得的。将这些估计值与嵌入在 LES 中的虚拟雷达的测量值进行比较。研究了获得稳定一致统计数据的最佳平均时间。众所周知,风切变会导致雷达测量的 TKE 估计值产生偏差。还通过分析虚拟雷达数据和 LES 的湍流统计数据来研究这种影响。湍流耗散率的值是通过 LES 数据估计的,该表达式将耗散率与子网格 TKE 和湍流长度尺度联系起来。在考虑了所有其他贡献后,从湍流对谱宽的贡献中获得了虚拟雷达耗散率的估计值。比较了虚拟雷达、垂直和斜波束以及 LES 的耗散率估计值。
拖曳船上和系泊观测表明,内部重力波越过帕劳北部热带西太平洋海域海面以下 1000 米的高大超临界海底山脊。背风波或地形弗劳德数 Nh 0 / U 0(其中 N 为浮力频率,h 0 为山脊高度,U 0 为远场速度)介于 25 和 140 之间。波浪是由潮汐和低频流叠加产生的,因此具有两个不同的能量源,组合振幅高达 0.2 ms 2 1 。波浪的局部破碎导致湍流动能耗散率增强,在靠近地形的山脊背风处达到 10 26 W kg 2 1 以上。湍流观测显示大潮和小潮条件形成鲜明对比。大潮期间,潮汐流占主导地位,湍流在海脊两侧分布大致相等。小潮期间,平均流占主导地位,相对于平均流,湍流主要出现在海脊下游一侧。海脊对水流施加的阻力估计为 O (10 4 ) N m 2 1(每次穿越海脊时),以及相关的功率损失,为低频海洋环流和潮汐流提供了能量吸收。
使用 Thorpe 排序和尺度分析对 2017 年春季收集的一些高分辨率 CTD 数据进行了分析,包括常用的“Thorpe 尺度”方法和较少使用的方法,该方法基于直接估计“可用翻转势能”(AOPE):混合“湍流斑块”中原始密度剖面与排序密度剖面的势能之间的差异。剖面仪的速度各不相同,因此空间(垂直)采样不均匀。开发并描述了一种方法,将 Thorpe 缩放和 AOPE 方法应用于这种不均匀采样的数据。 AOPE 方法似乎对“背景”浮力频率 N 的估计(约束性较差)不太敏感。虽然这些方法通常用于首先估计湍流动能的耗散率 « K,但真正的目标是估计密度扩散率 K r,从而估计混合对密度分布的净改变。两个易于测量的无量纲参数被提出作为混合斑块“年龄”或“状态”的可能指标,这可能有助于解决总湍流能量和耗散如何在动能和势能成分之间分配的问题,以及测量的 AOPE 中有多少最终会改变背景分层。下面提供了一个关于其如何工作的推测性示例。
14 开发和表征一种靶向 Epha2 受体的小分子激动剂以抑制胶质母细胞瘤细胞增殖 15 分析 LPS 刺激后巨噬细胞中唾液酸酶的表达 16 唾液酸酶抑制剂的合成和表征 17 RNase L 在 EGF 稳态中的作用 18 ISIS 的起源及其创始人* 19 禁果的考验* 20 疫情对发展数学的影响:2019 年秋季和 2023 年秋季学生成绩对比 21 禽肉加工不同步骤中的 PAA 衰变建模 22 设计可重复的 Au(111) 火焰退火程序 23 剪切对浅积云周围湍流动能分布的影响 24 通过分子动力学模拟表征生物分子的介电性质 25 分析使用去极化动态光散射 (DDLS) 的聚合物接枝金纳米棒 26 研究亲密伴侣暴力、创伤、依恋和求助自我效能之间的关系* 27 智能调查:释放 AI 的力量,改变组织评估 28 识别和挑战学校中的东方主义,以支持美国学校中的阿拉伯中东和北非青年 29 评估穆斯林和酷儿身份的交叉性* 30 创伤重要吗?研究创伤史对口服氯胺酮抗抑郁药结果的影响