经常但并非总是如此,趋势和对流项比右侧的两个术语小得多,并且在ABL中,动量通量收敛,Coriolis力量和压力梯度力之间的三向力平衡近似,使得平均风在压力梯度下具有均匀风。跨壳流动角A是实际的表面风与地球风向之间的角度。如果可以准确地测量实际和地质速度的平均曲线,则可以将动量通量收敛计算为上述方程中的残差,并垂直整合以推断动量通量。该技术通常在本世纪初应用,在快速响应之前,完善了湍流速度成分的高数据速率测量值。这不是很准确,因为U或U G中的小测量误差会导致动量通量中的相对误差。
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。
精确模拟高雷诺数可压缩流动具有挑战性。对于直接数值模拟 (DNS),必须解析所有尺度的流体运动,根据 Choi 和 Moin 1 的说法,网格点的数量按 N ∝ Re 37 / 14 L 缩放。虽然 DNS 是最准确的方法,但它的计算成本也最高。大涡模拟 (LES) 仅解析大能量承载流动结构,未解析(即子网格)结构用子网格应力 (SGS) 模型建模,或直接通过数值方案的扩散(即隐式 LES,ILES)来解释。对于壁面解析 LES (WRLES),近壁面条纹的平均长度和展向间距为 x + ≈ 1000 和 z + ≈ 100,通过壁面粘度 µ w 和摩擦速度 u τ = p 变为无量纲
本研究讨论了光滑表面上开环边界层风洞中准大气边界层的发展。风洞的工作段高 1 米,长 9 米,分为三个部分,每个部分长 3 米。使用恒温风速计 (CTA) 热线测量测试段内的流速。风洞的风速设定为 10 m/s。测量在三个相应部分的三个流向位置进行。在三个流向位置获得的流向速度、标准偏差和偏度曲线表明,边界层高度从风洞的上游位置向下游位置发展。此外,在测试段第一部分获得的流入条件的流动均匀性和湍流强度分别为 7.1% 和 6.4%。
2不可压缩稳定性理论的公式15 2.1平行流稳定方程的推导。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 2.2非平行稳定性理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 2.3时间和空间理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 2.3.1时间扩增理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18 2.3.2空间扩增理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 2.3.3时间和空间理论之间的关系。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。20 2.4还原为四阶系统。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 2.4.1转换为2D方程 - 时间理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 2.4.2转换为2D方程 - 空间理论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 2.5特殊形式的稳定性方程式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。23 23 2.5.1 Orr-Sommerfeld方程。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 div>23 2.5.2第一个端口方程的系统。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>23 2.5.3均匀的平均fl OW。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>24 24 2.6在边界层中的波传播。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>25 2.6.1跨度波数。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。 div>。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。26 2.6.2一些有用的公式。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。27 2.6.3波幅度。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。28
四个直接数值模拟 (DNS) 数据集涵盖了 8 至 14 的有效自由流马赫数,用于研究高超音速边界层中湍流引起的气动光学畸变行为。数据集包括两个来自平板边界层(马赫数 8 和 14)的模拟数据集和两个来自尖锥流(马赫数 8 和 14)的模拟数据集。来自每个 DNS 的瞬时三维密度场被转换为折射率并进行积分以产生由湍流引起的光程差 (OPD) 分布。然后将这些值与文献中的实验数据和现有的 OPD 均方根模型进行比较。虽然该模型最初是为马赫数 ≤ 5 的流动开发的,但它为我们比较高超音速数据提供了基础。
研究了湍流引起的亚音速、超音速和高超音速边界层的气动光学畸变特性。使用了四个边界层的直接数值模拟 (DNS) 数据,这些边界层的标称马赫数范围从 0.5 到 8。亚音速和超音速边界层的 DNS 数据是平板流。两个高超音速边界层均来自入口条件为 8 马赫的流动,其中一个是平板流,另一个是尖锥上的边界层。这些数据集中的密度场被转换为折射率场,这些折射率场沿预期的光束路径积分,以确定光束穿过湍流场的折射时将经历的有效光程长度。然后,通过考虑与体边界层效应相关的平均路径长度和倾斜问题,确定光程差 ( ) 的分布。将 的均方根与现有模型进行比较。发现从亚音速和超音速数据确定的 值与现有模型非常匹配。可以预料的是,由于在模型推导过程中做出了强雷诺类比等假设,高超音速数据匹配得并不好。到目前为止,该模型从未与本文中包含的马赫数如此之高的流动或流过尖锥几何的流动进行比较。
摘要:火星探测计划分析小组已将测量火星大气的状态和变化作为未来几年的重点研究。气球载仪器可以弥补当地固定着陆器和全球轨道器观测之间在中尺度距离上时间和空间分辨率的差距。使用气球系统实现这一目的的想法本质上并不新鲜,在过去几十年中已经提出过。虽然这些概念被认为是在进入和下降过程中的空中部署,但本研究中概述的概念重新审视了从火星表面发射着陆器的有效载荷甲板。这种部署选项今天主要得益于微电子和传感器小型化技术的进步,这使得气球探测器的设计比以前提出的系统小得多。本文介绍了该仪器的可行性评估,并进一步详细介绍了科学和操作概念、稻草人传感器套件、其系统组件以及相关的规模和预算估算。它还补充了提出的分析方案,用于评估、管理和减轻自动将此类气球系统从行星表面发射所涉及的部署风险。
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