航母上可用的着陆区在所有六个自由度上处于连续运动状态。航母的滑跃甲板、飞行甲板、船体和上层建筑与迎面而来的风的流场相互作用,从而在航母后方形成湍流。这种“湍流效应”非常危险,过去曾造成过各种事故。为了补充印度理工学院德里分校正在进行的航母环境流体动力学研究工作,本研究调查了滑跃甲板和上层建筑对通用航空母舰 (GAC) 周围流动的影响。进行了计算流体动力学 (CFD) 研究以模拟气流尾流并使用滑跃甲板建立基线。随后,进行了进一步的研究以分析尾流对航母几何形状变化的敏感性。引入滑跃甲板会产生大部分湍流,这是飞行员在进近时在船尾遇到的。通过以各种方式优化滑跃甲板几何形状,可以大大减少湍流。
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。
图1:海洋雾过程 - 前流大陆或海洋吸气气溶胶作为FCN。通过蒸气的扩散沉积(插图)在FCN周围生长。Kohler(1936)认为,液滴生长需要超过由表面张力和溶质浓度的相对影响确定的临界半径(分别分别增加/降低了液滴蒸气,分别增加/降低)。最小的湍流(Kolmogorov或K)涡流在ABL中的作用,在该ABL中,FCN被嵌入其中,但尚未了解(插图)。请注意,对于空气,K量表和(Obukhov-Corrsin O-C)温度耗散量表的顺序相同,因此在k涡流或立即周围FCN的温度是同质的。产卵液滴会结合和沉降(插图)。贡献上海的过程/现象包括波浪和破裂,夜间对流,湍流和混合,潮汐和电流。相应的低大气现象包括波边界层以及剪切和对流湍流。在空气界面,湍流,质量,动量和气溶胶交换通过波浪破裂和通过[Molecular]皮肤层的恢复而发生,这会燃烧空气 - 海洋相互作用。短/长波辐射(SWR/LWR)和对流过程也影响海面温度(SST)。MABL的重要贡献来自概要和中尺度[对流]系统,包括前部,高和低点,反转,海面和雾顶的加热/冷却,DIEL循环,云,云,湍流和气溶胶。如果存在,则来自边界混合,上升流,升级的波浪破裂,海洋/海洋[差分]加热和内部边界层(IBL)的沿海贡献对雾生命周期有重大影响。
最近已显示在湍流边界层(TBL)中应用动态自由滑道边界,向外移动了近壁横向涡度从墙壁上移开,并将壁皮摩擦降低了40%以上。在此,我们提出了一种由动态自由滑行边界引起的局部重新性化机制,从能量交换和运输的角度来看。提出了与平均运动,湍流运动和无剪切振荡运动相关的能量成分的空间演化。对近壁区域中平均能量交换过程的分析表明,针对规范向下湍流能量级联,湍流的能量被转移到平均运动中。将大量的能量提供给无剪切动作,该动作“置换”了高度湍流和剪切的运动。复发机制与壁附近的剪切运动的外向横向涡度和剪切运动的耗竭有关。作为操纵壁剪应力产生的关键区域的有效方法,动态自由滑移边界比常规的雷米线化过程产生的效果要强得多,可用于减少有效的阻力减少和边界层控制。
周围区域的独特地形会引起严重的风效应,这通常会影响飞行最后阶段的机尾。当风向在 110° 到 250° 之间且风速超过 15 节时,在进近和飞行到岩石背风处的最后阶段可能会出现严重湍流。这种湍流会使着陆变得危险或无法着陆,因此机长在这种情况下进近时应极其小心。水面上经常可以看到湍流和阵风,图表 B3 表示了湍流效应。超过 25 节的西南风可能导致在接近 27 号跑道时形成水龙卷。飞越或靠近这些水龙卷已被证明是非常危险的,会导致飞机迅速失去控制,机翼严重下垂,以及姿态、高度和航迹的非指令改变。空中交通管制将会报告从塔台看到的水龙卷,但机长应注意,这种现象可能在没有任何警告的情况下迅速出现。
气候变化增加了飞机发生湍流以及相关乘客和机组人员受伤的可能性,可能引发更多针对商业航空公司和其他航空实体的诉讼。专家表示,技术进步可以帮助降低风险,但人类行为在防止飞行过程中发生湍流相关伤害方面也发挥着重要作用。Goldberg Segalla LLP 驻费城合伙人 Jonathan Ziss 表示,报告的重大或罕见的严重湍流事件的发生率正在增加,这是气候变化的结果。虽然从统计数据来看,航空旅行被认为“本质上是安全的,但任何增长都值得注意和思考”,他说。从 2009 年到 2022 年,美国国家运输安全委员会记录了 163 起因湍流导致机组人员和乘客严重受伤的事件,这些事件发生在第 121 部分航空公司,其中包括大型和区域航空公司以及货运航空公司。机组人员受伤占 79%。乱流给美国航空公司造成的人员伤亡成本——医疗救治、误工和责任赔付
目的是为机器学习(ML)团队提供明确且动机的指导,该团队基于我们在经验湍流建模方面的经验。在ML外部进行建模也需要指导。mL尚未成功进行湍流建模,许多论文由于数学或物理学错误或严重过度拟合而产生了无法使用的建议。我们认为,“湍流文化”(TC)需要数年的时间来学习,而且很难传达,特别是考虑到现代缺乏仔细学习的时间;在湍流研究和建模和广泛阅读事业之后,不言而喻的重要事实很容易错过。此外,其中许多不是绝对事实,这是我们对湍流的理解以及模型与第一原理的弱连接的差距的结果。一些数学事实是严格的,但是物理方面通常不是。湍流模型令人惊讶地任意。专家之间的分歧使新进入者感到困惑。此外,通过微分方程的非平凡分析特性确定了模型的几个关键特性,这使它们无法触及纯粹数据驱动的ML型方法。最好的例子是模型在湍流区域(ETR)边缘的关键行为。我们希望在此处投放的知识可能会分为“任务”和“要求”,每个知识都结合了物理和数学。呈现了“硬”和“软”约束的明确列表。我们的重点是创建有效的产品,以增强CFD的能力,而不是出版物。首先携带了如何使用DNS数据(可能与ML结盟)的具体示例,并说明了所需的大量决策。
我们应用 Boussinesq 方程的弱形式来表征非常精确的数值模拟中势能、动能和粘性能通量的平均值和标准差的缩放特性。研究了局部 Bolgiano-Oboukhov (BO) 长度,发现其值可能在整个域内发生数量级的变化,这与之前的结果一致。然后,我们研究了弱方程的逐尺度平均项,它们是 Kármán-Howarth-Monin 和 Yaglom 方程的推广。我们没有发现经典的 BO 图像,但发现了 BO 和 Kolmogorov 缩放混合的证据。特别是,所有能量通量都与温度的 BO 局部 Hölder 指数和速度的 Kolmogorov 41 兼容。这种行为可能与各向异性和对流的强烈异质性有关,这反映在 BO 局部尺度的广泛分布中。逐尺度分析还使我们能够将从其定义计算出的理论 BO 长度与通过弱分析获得的缩放经验提取的理论 BO 长度进行比较。可以观察到缩放,但范围有限。这项工作的关键结果是表明问题的局部弱公式分析对于表征波动特性非常有用。
介绍了一种有效计算复杂二维结构上湍流可压缩流的方法。该方法在整个流场中使用完全非结构化的网格,从而能够处理任意复杂的几何形状,并在粘性和非粘性流场区域使用自适应网格划分技术。网格生成基于局部映射 Delaunay 技术,以便在粘性区域生成具有高度拉伸元素的非结构化网格。使用有限元 Navier-Stokes 求解器对流动方程进行离散化,并使用非结构化多重网格算法实现快速收敛到稳态。湍流建模是使用一种廉价的代数模型进行的,该模型可用于非结构化和自适应网格。计算了多元素翼型几何的可压缩湍流解,并与实验数据进行了比较。作者
AAOL-BC被用来进行实验,该实验试图测量激光束上的大气诱导的抖动。波前的激光束,该激光束在两架飞机之间在不同的高度和分离处繁殖。提出了用于提取湍流诱导抖动的数据处理程序,并使用所得的抖动和高阶波浪畸变来提取湍流参数,例如c n 2和r 0。使用这些各种方法的湍流数量与文献进行了比较。表明,在较低高度和大型飞机分离处收集的数据导致高达5μrad的倾斜到激光束。使用测得的大气诱导的抖动,提取了C N 2值,与文献中普遍存在的模型(例如HV57)融合在一起。使用高阶波前统计近似C n 2的值高于由于飞机周围的空气光学和空气声环境污染而导致的湍流模型所预测的值。