中尺度(和大尺度)大气系统与边界层热力学结构之间的差异,以及地球极端物理环境和不同地表条件的制约,导致全球存在各种各样的边界层结构。太空边界层观测系统可能会发现新型边界层热力学结构(及其与整个地球系统的相互作用),特别是在海洋和极地等观测稀少的世界区域。在这种背景下,太空边界层任务将是一项发现任务。表 1-1 简要总结了四个关键的边界层科学目标以及与每个边界层科学问题相关的主题。第 4 章介绍并讨论了更详细的初步科学和应用可追溯性矩阵(SATM)。
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
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。
用于可视化管道流线和喷嘴/扩散器边界层分离的简单教学风洞装置 摘要 风洞测试长期以来一直是许多流体力学和空气动力学入门课程的重要组成部分。使用标准电子或机械平衡硬件可以轻松演示与各种气动形状上的阻力形成相关的粘性和压力阻力的基本物理机制。在小比例模型上对升力、阻力、俯仰力矩和压力分布的实验测量同样在支持此类入门课程中的基本流体力学理论方面发挥着重要作用。了解这些物理特性对于汽车空气动力学设计、最大限度地提高燃油经济性以及教授应用于飞机的空气动力学设计基本原理都非常重要。除了更常见的使用风洞作为研究尾翼安装测试模型的空气动力学的工具之外,风洞作为一个整体还提供了展示流体力学的几个重要原理以及将这些原理应用于工程设计的方法。风洞最近的一个应用是对整个风洞进行压力分布测量,以展示理想的无粘性流体流动行为,以及说明各种机械能源的相对重要性。
在外部和内部空气动力学中,预测和控制边界层内的湍流发生都至关重要。1,2 数值研究在这两个领域都得到了卓有成效的应用,但实验是必不可少的,特别是当马赫数增加时。3,4 自然边界层转捩实验需要一种对转捩过程干扰尽可能小的设备。例如,在超音速马赫数下,设备不得产生强烈的压力波动,即它们的 RMS 应小于 p ∞ 的 1% 左右,5 且速度波动应受到限制。6 如果不是这样,p ′ 和 u ′ 对转捩过程的影响将阻碍将实验结果外推到实际飞行条件。 7 已经证明 7 超音速风洞试验段内压力波动的主要原因是试验段壁上的湍流边界层,它会将压力扰动辐射到测试物体上。因此,进行有意义的过渡实验的解决方案是保持这些壁上的边界层层流。也就是说,要有一个所谓的“安静的超音速风洞”。要达到这种安静程度,必须实现多个功能,通常需要进行调整、修正或改进和修改,然后才能明显发挥作用。8,9 另一方面,对于诱导边界层过渡实验,安静要求不那么严格
摘要。这项研究工作旨在检查粘性耗散,磁场以及热辐射对卡森流体流动的重要性。在存在旋转微生物和纳米颗粒的情况下考虑流体流动。该问题的物理学由部分微分方程(PDE)控制。通过使用适当的相似性变量,将PDE集更改为普通微分方程(ODE)。要检查相关流参数,采用了一种称为光谱弛豫方法(SRM)的数值方法。此SRM方法采用基本的高斯 - 西德尔方法来将一组微分方程分解和描述。这种方法的选择是由于其一致性和准确性。发现粘性耗散参数(EC)可提高流体温度,速度和边界层(热和动量边界层)。强烈的磁参数的强对立产生了洛伦兹力,该力在边界层内拖动流体流动。发现纳米颗粒对旋转的微生物呈巨大影响。
摘要:本研究旨在建立常规风洞试验中路基上空边界层与列车模型气动载荷之间的相关性。首先,通过PIV实验测试方法研究了不同前缘角(15°、30°、45°)下路基周围的流动特性。然后,开展了高速列车气动性能风洞试验。将结果与以前的动模型试验数据进行了比较。结果表明,由于边界层的存在,作用在列车头部下部的压力减小,而其他位置的影响不明显。这是列车气动阻力和升力减小的原因。此外,随着边界层厚度的增加,减小效果更加明显。所获得的实验结果可作为高速列车风洞试验的气动力校准。
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。
研究声明I研究了海洋上的降水,云系统和耦合的海洋 - 大气边界层过程。这包括云微物理学,对降水和云层的大规模强迫以及云,降水,空气通量和耦合边界层演化如何相互影响。我还研究这些过程如何影响天气和气候变化。i收集和分析现场观察结果,使用卫星观察以及与建模团队合作,以提高过程水平的理解,发展算法,确定观察能力和需求,并使用面向过程诊断的模型进行评估。研究兴趣空气通量及其在大气和海洋边界层共同发展中的作用;使用对云和雨水,雨,卫星和序列仪的双极和单极化雷达的观测值进行气象,降水和云的研究;定量降水估计,降水分类和近地表海洋稳定性的算法;对卫星和原位观察的气象和物理海洋学过程的调查;基于观察性的大气动力学,物理海洋学以及天气尺度和中尺度气象的研究;使用原位测量值来评估和改善环境预测模型和遥感产品。教育2012-2016博士大气科学,科罗拉多州立大学顾问:史蒂文·A·鲁特里奇;联合顾问:詹姆斯·N·穆姆(俄勒冈州立大学)论文:“热带温暖池降雨的变化和对上海的影响