摘要。稳定的地层大气边界层通常以旋转的风向为特征,其中风向随着北半球的身高而顺时针旋转。风涡轮激素通过从圆形形状延伸到椭球。我们通过大型模拟研究了这种拉伸和涡轮旋转方向之间的关系。顺时针旋转,逆时针旋转和非旋转执行器圆盘涡轮机嵌入前体模拟的风场中,没有风向,并且在北半球ekman螺旋中,导致六个组合旋转旋转和风流风条件。唤醒强度,延伸,宽度和偏转取决于Ekman螺旋的子午成分与执行器盘的旋转方向的相互作用,而如果不存在veer,则圆盘旋转的方向仅略微修改唤醒。由于超级碟片旋转的效果,跨度的放大或弱化/重新转换和垂直风组件导致差异。它们也存在于唤醒的流风数和总湍流强度中。在逆时针旋转的执行器盘的情况下,跨度和垂直风组件直接在转子后面增加,从而在整个唤醒中沿相同的旋转方向产生相同的旋转方向,而其强度则下降。可以通过与兰金涡流的流向流动的简单线性叠加来解释负责此差异的物理机制。但是,在顺时针旋转执行器盘的情况下,与流动相比,近唤醒的跨度和垂直风组件被削弱甚至精通。与遥远的尾流相比,这种弱化/回归导致流动旋转强度的下风增加,甚至在近尾流中的不同旋转方向上增加了强度。
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。
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%。
煤矿井下空气流动时,巷道壁附近存在一个气流速度边界层,该边界层的厚度及分布状况对通过该流动界面进入通风气流的有害、有毒气体的排放以及对煤矿瓦斯爆炸产生重大影响。利用现场测量结果与模拟实验数据,对平壁矿井巷道的气流速度边界层进行了研究,巷道分为无支护、工字钢拱架支护和锚杆锚固支护3种类型。通过参考其他考虑边界层特性的文献研究以及对现场数据和实验数据的分析,得到了各个支护巷道断面相应的气流速度边界层特性。边界层内气流速度的增加服从对数规律:u=aLn(x)+b。结果表明:气流速度边界层厚度随气流中心速度的增大而明显减小,随巷道壁面粗糙度的增大而明显增大。对于三种类型煤矿巷道,考虑中心气流速度的影响,其气流速度分布可用下列方程描述:u=(m1v+n1)Ln(d)+m2v+n2。
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。
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
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
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。
摘要。如果未解决的物理学的模型参数化(例如上海混合过程的种类)将在对气候重要的时间和空间范围内保持范围很大,则必须强烈基于物理。的观察,理论和海洋垂直混合模型。确定了两种不同的机制:在各种表面强迫条件下(稳定,不稳定和风驱动),在表面附近的边界层中混合海洋混合,以及由于内部波,剪切不稳定性和双重扩散而导致海洋内部混合(由不同的热和盐分子扩散速率引起)。通常应用于上大洋的混合方案不包含一些潜在的边界层物理。因此,开发了海洋边界层混合的新参数化,以适应某些物理学。它包括一个用于确定边界层深度h的方案,其中对散装理查森数字的垂直剪切的湍流有参数为参数。给出了整个边界层中扩散性和非局部传输的表达式。扩散率是与表面层中湍流的模拟理论一致的,并且受其及其垂直梯度均与H处的内部值相匹配的条件。然后对此非局部“ k剖面参数化”(kpp)进行验证,并将其与替代方案(包括其大气相对)进行比较。它最重要的功能是