描述了除南极洲外全球陆地区域 0.5 � 纬度 � 0.5 � 经度表面气候学的构建。气候学代表 1961-90 年期间,包括九个变量:降水量、湿日频率、平均温度、昼夜温差、水汽压、日照、云量、地面霜冻频率和风速。气候表面是根据 1961-90 年站点气候平均值的新数据集构建的,数值介于 19 800(降水量)和 3615(风速)之间。使用薄板样条函数将站点数据作为纬度、经度和海拔的函数进行插值。使用交叉验证和与其他气候学进行比较来评估插值的准确性。与早先发表的全球陆地气候学相比,这一新气候学取得了进步,因为它严格限制在 1961-90 年期间,描述了一系列扩展的地表气候变量,明确将海拔作为预测变量,并包含与此和其他常用气候学相关的区域误差的评估。研究人员已经在生态系统建模、气候模型评估和气候变化影响评估等领域使用了该气候学。数据可从气候研究单位获得,所有月度字段的图像都可以通过万维网访问。
可再生能源在能源系统中的份额不断增加,需要储能技术来处理间歇性能源和变化的能源消耗。液态空气储能 (LAES) 是一种很有前途的技术,因为它具有高能量密度并且不受地理限制。通过在 LAES 中使用热能和冷能回收循环可以获得相对较高的往返效率 (RTE)。在本文中,针对独立 LAES 系统优化并比较了与不同冷能回收循环相关的七种案例。首次考虑使用多组分流体循环 (MCFC) 和有机朗肯循环 (ORC) 作为 LAES 中的冷回收循环。最优结果表明,具有双 MCFC 的 LAES 系统性能最佳,RTE 为 62.4%。通过将高温热交换器的最小温差从 10 C 降低到 5 C,可将此 RTE 进一步提高到 64.7%。优化结果还表明,冷能回收系统中使用的 ORC 不产生任何功,只发生工作流体的相变,因此不应使用它们。最后,应用能量传递效率来测量充电和放电过程的热力学性能。© 2021 作者。由 Elsevier Ltd. 出版。这是一篇根据 CC BY 许可开放获取的文章(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。
温室种植条件不同于室外种植条件,有其优点和缺点。可以列举的一些优点是种植园与外界影响(如天气(城市、强风等)、不健康的阳光、昆虫等)的减少或完全隔离。温室种植的缺点是必须控制温室内的温度,定期通风,为种植的作物提供新鲜空气,由于温室效应,土壤质量会随着矿物质的消耗而下降,等等。由于温室减少了很大一部分外部影响,因此有必要以某种方式监测和控制可能对温室种植园的产量和种植产生不利影响的参数,其中一部分已列出。人为因素最容易出错,并且无法清洗和控制所有参数。这一问题尤其体现在早晨需要给温室通风时,温室内的湿度超过 85%,温差很大(温室内的温度远高于外界温度),所以打开温室时植物会受到温度冲击,这会对植物和水果本身产生不利影响。早期的研究 [1] 基于测量环境 / 大气参数并将其存储在安全数据 (SD) 卡上,测量期间无法访问,以便最终用户了解当前结果。研究 [2] 基于无线通信,将测量的大气 / 环境参数存储在具有商业数据保护的商业云或数据库中。研究 [3] 描述了基于物联网的智能家居系统。
在陆地遥感中,热惯性很少被使用,因为它的计算涉及注册反照率、昼夜 TIR 和 DEM 图像,并且其值对植被、瞬时云量和风敏感。我们探索了一种技术,其中 ∆ T/ ∆ t ≈ dT/dt(温度变化率)被测量并用于估计热惯性。dT/dt 与昼夜温差成正比,因此与 P 成正比。它可以在短时间间隔内进行测量,从而减少云量、风或降雨干扰实验的机会。它的最大值/最小值在早上或下午,而不是传统方法的中午/午夜。这些特点有助于更好的实验设计。然而,在差分方法中,∆ T 比昼夜方法小得多(~20ºK),因此 ∆ T/∆ t 对测量精度(NE ∆ T)更敏感。因此,NE ∆ T 是恢复 P 能力的更重要限制。本质上,∆ t 必须足够大,使得 ∆ T » NE ∆ T。对于 MASTER 等传感器,NE ∆ T ≈ 0.3 K,并且对于信噪比为 10 或更大的常见表面 ∆ t > 60 分钟。虽然如此低的 SNR 在照片解释中可能是可以接受的,但它降低了 P 定量分析的可靠性;然而,进一步增加 ∆ t 既降低了差分方法的实用优势,也降低了估计 dT/dt 的能力。在本研究中,我们使用 FLIR Systems ThermaCAM S45 TIR 摄像机来评估加利福尼亚州莫哈维沙漠的盐沼(苏打湖)及其周边地区的差异热惯性与昼夜算法的关系。
摘要:人类活动引起的气候变化正在改变控制全球和澳大利亚自然灾害特征的地球系统过程。对未来气候变化下的灾害进行模型预估对于有效适应气候变化至关重要。本文介绍了 BARPA-R(澳大利亚气象局大气区域预估),这是一个区域气候模型,旨在对澳大利亚地区的气候预估进行降尺度处理,以研究未来的灾害。BARPA-R 是一个有限区域模型,水平网格间距为 17 公里,利用了英国气象局统一模型 (MetUM) 大气模型和英国联合陆地环境模拟器 (JULES) 陆地表面模型。为了建立可信度并符合协调区域气候降尺度实验 (CORDEX) 的实验设计,BARPA-R 框架已用于降尺度 ERA5 再分析。本文对本次评估试验进行了评估。基于性能的评估结果以ERA5为基准,自由运行的BARPA-R模拟与受观测约束的再分析之间的性能相当,这被视为良好结果。首先,对BARPA-R对澳大利亚地表气温、降水和10米风场的表征进行检验,发现其总体性能良好,偏差包括每日最高气温1 ◦ C的冷偏差、昼夜温差减小以及澳大利亚内陆地区每月高达25毫米的湿偏差。每日最高气温的近期趋势与观测结果一致。
A c 横截面积,[ m 2 ] A s , A h 总传热面积,[ m 2 ] β 表面密度,[ m 2 /m 3 ] 或整体压力梯度,[ Pa/m ] C p 恒压比热,[ J/ ( kgK )] Co 库仑数 d h 水力直径,[ m ] δ 翅片厚度,[ m ] ϵ 热交换器效率或湍流耗散,[ s ] 或翅片间距比 f c 核心摩擦系数 f 扇形 扇形摩擦系数 f 频率,[ Hz ] 或 Forschheimer 摩擦系数 G 质量流速,˙ m/A c , [ kg/ ( m 2 s )] γ 波纹间距比 h 对流膜系数 [ W/ ( m 2 K )] h f 压力损失,[ m ] η 0 , η f二次传热表面的有效性 j 科尔本系数 K c 入口损失系数 K e 出口损失系数 k 湍流动能,[ J/kg ] 或材料的热导率,[ W/ ( mK )] L , l 长度或翅片长度,[ m ] LMTD 对数平均温差,[ K ] M 马赫数 ˙ m 质量流量,[ kg/s ] µ 动态粘度,[ Pa · s ] N st 斯坦顿数 Nu 努塞尔特数 ν 运动粘度,[ m 2 /s ] P 周长,[ m ] 或流体压力,[ Pa ] Pr 普朗特数 Re 雷诺数 ρ 密度,[ kg/m 3 ] Q 或 ˙ Q 传递的热量,[ W ] Q 平衡 热交换器流之间的热平衡 Q 热 热交换器热侧发出的热量,[ W ] Q 冷热交换器的冷侧,[ W ] φ 流动面积与面面积之比或标准偏差 T 温度,[ K ] U 总传热系数 [ W/ ( m 2 K
AGL 地面以上高度 (m) A 校准常数 (-) B 校准常数 (-) B o 浮力比 (-) C 浓度 (ppm 或 μg/m 3 ) C o 示踪气体源强度 (ppm 或 μg/m 3 ) C max 最大测量浓度 (ppm 或 μg/m 3 ) C s 校准气体浓度 (ppm 或 μg/m 3 ) 全量程采样时间的浓度估计,t s (μg/m 3 ) C k 风洞采样时间的浓度估计,t k (μg/m 3 ) Δ 差分算子 (-) Δθ 位温差 (K) δ 边界层高度 (m) d 烟囱直径 (m) E 电压输出 (伏) Fr 弗劳德数 (-) g 重力加速度 (m/s 2 ) h 烟囱高度高于屋顶水平 (m) H 烟囱高于当地坡度的高度 (m) H t 地形高度 (m) H b 建筑物高度 (m) I s 气相色谱仪对校准气体的响应 (伏特) I bg 气相色谱仪对背景的响应 (伏特) k 冯·卡门常数 (-) L 长度尺度 (m) λ 密度比 (-) M o 动量比 (-) n 校准常数,幂律指数 (-) v 运动粘度 (m 2 /s) m 排放率 (g/s) ρ a 环境空气密度 (kg/m 3 ) ρ s 烟囱气体流出物密度 (kg/m 3 ) R 速度比 (-) R i 理查森数 (-) Re b 建筑物雷诺数 (-) Re k 粗糙度雷诺数 (-) Re s 流出物雷诺数 (-)
图1.Wheatley 使用的热声系统剖面图 10 图 2.带有支撑结构的三板热声耦合示意图,其中一个热电耦合在 C 和 H 处安装有连接点,用于感应耦合器之间的温差。(Wheatley 等人,1983 年) ......................................................................................... 12 图3.Garrett (1991 年) 使用的四分之一波长热声制冷机示意图。虚线表示管内的压力分布 ...................................................................................... 15 图4.用于分析的带有板和间距厚度的坐标系的扩展视图 ...................................................................................... 29 图5.该图显示了平均温度下能量通量 H(瓦特)和波长 X(m) 随频率 f(Hz)的变化 ............................................................................................. 41 图6.该图显示了图中给出的参数下声功率 W(瓦特)随频率 f(Hz)的变化。5 ........................................... 42 图7.该图显示了图5 ......................................................................................... 43 图8.该图显示了图5 ....... 44 图9.5 ....... 45 图10.11.12.该图显示了在图 5 中给出的参数下声功率 W(瓦特)随压力幅度 PI(帕斯卡)的变化。该图显示了 COP 随压力幅度的变化。在图 5 中给出的参数下 Pi(帕斯卡)。5 ......................................................... 46 图该图显示了在图 5 中给出的参数下速度 u i 随压力 Pi(帕斯卡)的变化。5 ........................................................... 47 图该图显示了在图 5 中给出的参数下能量通量 H(瓦特)随管半径 R(米)的变化。 ................................ 48 图13.该图显示了在图 5 中给出的参数下声功 W(瓦特)随管半径 R(米)的变化。5 ................................................ 49
纳米尺度对热传输的影响有望在先进半导体架构的散热中发挥重要作用,并提高新型热电材料的效率。热传输测量通常在宏观尺度上进行,并给出多材料结构(包括各种界面和材料)的整体响应。纳米级材料和界面中热传输的原子计算机模拟有助于分析实验,了解尺寸和时间尺度的限制效应,并评估相关的宏观模型。1 到目前为止,通过分子动力学 (MD) 模拟对原子尺度上的热传输进行建模主要遵循两种方法。第一种方法称为平衡 MD,2 基于在给定温度下平衡的系统中热流波动的量化。最终使用 Green-Kubo 或爱因斯坦涨落关系来提取块体材料的热导率。第二种方法称为非平衡 MD 或直接法 3,其基础是在热源和热沉之间建立稳态热流,并从温度梯度的斜率或不连续性中分别提取热体积电导率或界面电导率。在目前的研究中,我们开发了一种不同的方法,称为 AEMD,即“接近平衡” MD。通过划定一个与其他部分温度不同的加热部分,最初将系统设置为非平衡状态。然后监测接近平衡的情况,即两部分之间的温差随时间的变化。可以证明,对于大多数实际关注情况,温度衰减呈指数增长。通常在几十分之一到几百皮秒内达到平衡,因此,与平衡MD中自相关函数的计算和非平衡MD中稳态热流的建立相比,计算成本大大降低。此外,AEMD方法基于平均
随着发展中国家生活质量的提高和全球变暖,全球对空调的需求正在迅速增加。政府间气候变化专门委员会(IPCC)估计,仅住宅空调的需求就将从 2000 年的每年 300 太瓦时 (TWh/年) 上升到 2050 年的 4000 和 2100 年的 10,000(Henley 2015)。其他估计预测,制冷需求将在 2070 年左右超过供暖需求,如图 1 所示(Isaac and van Vuuren 2009)。空调系统的能源成本可能非常高,特别是在岛屿地区,由于依赖液体化石燃料作为主要发电资源,电力成本通常很高。位于温跃层之下的深海是一个几乎无限的吸热器(冷却源),为在海边开发成本较低的区域制冷系统创造了机会。海水空调 (SWAC) 是一种区域冷却技术,利用深层冷海水进行冷却,即使在热带地区,深层冷海水的温度也可低至 3 – 5 °C (美国国家海洋和大气管理局,2018 年),如图 2 所示。人们广泛研究了海洋表面和深层海洋之间的温差,以用于发电和海水淡化目的 (Khosravi 等人,2019 年;Jung 和 Hwang,2014 年;Semmari 等人,2012 年;Odum,2000 年)。SWAC 于 1970 年代开始被考虑,并在 1990 年代初获得了发展势头。它适用于热带和赤道地区,这些地区海底水深测量允许使用相当短的冷海水引水管道 (Syed 等人,1991 年)。 SWAC 取代了传统空调系统中使用的冷却器,大大降低了电力消耗和制冷成本(Makai Ocean Engineering 2015 )。SWAC 系统的电力成本通常比传统空调系统低 80%(Van Ryzin and Leraand 1991;Van Ryzin and Leraand 1992 ),约占 SWAC 总项目成本的 20%(拉丁美洲发展银行 2015 )。这些制冷需求项目应尽可能大,目的是通过规模经济降低项目总成本