基于冷流推力的变微过载控制方法研究

针对地面微重力环境下的变微过载控制方法,以不同冷流压力以及二次流入射位置等因素,开展了基于冷流推力的流场仿真,分析了二次射流对主流流场影响。并研制了冷流推力系统,通过测试验证了冷流推力与总压的相互关系。并通过微重力落舱开展了1s微重力环境下的变微过载试验,结果表明通过冷流流场型面设计,以及主流、二次流压力的控制可以控制作用于内舱的推力,从而改变内舱微重力环境下的微重力水平,满足在微重力环境下的变微过载控制能力。

山东半岛一次典型冷流暴雪的粒子谱特征分析

为深入研究山东半岛冷流暴雪微物理特征及变化,利用激光降水现象仪(OTT Parsivel)、多普勒天气雷达和常规气象观测资料,对2020年初冬山东半岛一次东北冷涡后强冷空气造成的暴雪过程的雪粒子谱特征进行了分析。结果表明:(1)本次暴雪过程中,渤海上空850 hPa温度为-16℃,大连到山东半岛为北风与偏西风的辐合,强降雪发生在对流不稳定的大气层结中。(2)降雪粒子谱呈多峰分布,强降雪过程的初始发展、稳定和消散阶段,及一个强降雪对流系统的生成发展、成熟和消散阶段,雪粒子谱均有不同。雪粒子Gamma谱三参数特征:形状因子μ在零线附近波动,斜率参数λ小于1.0 mm^(-1),lgN0为3 m-3·mm^(-1-μ)左右。(3)强降雪时,多个数浓度中心对应的雪粒子下落末速度均在1.0 m·s^(-1)以下,最大雪粒子数浓度的峰值下落末速度为0.55 m·s^(-1)。在直径1.0 mm左右时,浓度大的雪粒子的下落末速度存在峰值,其贴近未结霜雪粒子速度曲线,说明冷流降雪的多数雪粒子不易结霜,以干雪为主。雪粒子以密凇附的枝状和聚并的板状两种类型为主,两种类型雪粒子下落末速度V和粒子直径D的关系系数和指数分别为0.62和0.33及0.69和0.41,拟合关系分别为V=0.62D^(0.33)和V=0.69D^(0.41)。

带骨架橡胶密封件冷流道注射模具的设计与应用

探讨了带骨架橡胶密封件冷流道注射模具的设计和应用。结果表明,通过优化模具结构和制造工艺,减小了生产过程中橡胶流动能量损失;通过合理设计模具撕边槽和注射孔,改善了橡胶件外观质量和内部致密性;采用冷流道注射模具,可显著提高橡胶件生产效率和产品质量。

冷流变精致钢玻璃幕墙物理性能测试及分析

冷流变精致钢玻璃幕墙是由玻璃面板与冷流变精致钢(简称“精密钢”)型材杆件作为支承结构组成,具有一定的承载能力、自身变形能力和适应主体结构有一定位移能力,不承担主体结构所受作用的建筑外围护墙体结构的玻璃幕墙。本文结合长沙市某产业园冷流变精致钢玻璃幕墙的抗风压性、气密性、水密性、平面内变形性能试验方式和试验结果,分析冷流变精致钢玻璃幕墙对比铝合金玻璃幕墙的物理性能特点。

橡胶注射模具冷流道的温度场分析及优化设计

近些年,随着橡胶注射成型技术的快速发展,橡胶注射冷流道技术以其节省胶料、劳动强度低等特点在橡胶生产企业得到了广泛应用。但由于橡胶材料是非牛顿流体,影响其流动性能的因素较为复杂,因此,冷流道的设计难度加大,需要考虑温控、流量平衡性、非对称性等方面。为此,文章结合橡胶注射成型工艺现状,对模具冷流道的温度场进行分析,建立起用于指导橡胶注射冷流道系统设计的数学模型,并提出了一种优化设计方案,以供参考借鉴。

山东半岛一次持续性强冷流降雪过程的成因分析

利用NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和观测资料,诊断分析了2005年12月3～21日山东半岛北部沿海地区发生的罕见持续性强降雪过程。结果表明：降雪以西北气流下的冷流降雪为主,具有典型冷流降雪分布特征;有利的大气环流形势造成强冷空气频繁,经过渤海暖海面时产生较大海气温差,是降雪持续时间长、强度大的直接原因;一定的海气温差是冷流降雪的重要指标,产生冷流降雪时山东北部近海海域的海气温差常在22K以上;冷流暴雪产生在高能舌、对流层低层辐合、中层辐散的上升运动区,上升运动层浅薄;水汽来源于渤海,水汽辐合层位于超低层（925 hPa高度以下）;对流层中低层的垂直速度、散度场、涡度场的动力耦合结构配置有利于暴雪的形成和维持;特殊的低山丘陵地形强迫抬升是冷流降雪的触发机制,对暴雪的产生起到增幅作用。

山东半岛冷流强降雪和非冷流强降雪的对比分析

利用1981—2000年常规气象观测和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成分析和动力诊断分析方法,对冷流强降雪与非冷流强降雪的空间分布、大气环流、水汽输送、稳定度和垂直运动进行对比分析。结果表明:冷流强降雪是发生在槽后西北气流里的中小尺度不稳定降雪,非冷流强降雪是发生在槽前西南气流中大尺度稳定性降雪。冷流强降雪具有明显的地方性特点,是强冷空气对下垫面物理状态强迫响应的结果。提出强冷空气与渤海暖水面相互作用产生的大气边界层不稳定是产生冷流降雪的本质,在这种边界层不稳定层结中发生的降雪是冷流降雪的概念。

山东半岛一次强冷流降雪过程的中尺度特征分析

利用高空和地面的常规观测和天气加密观测资料，以及MM5V3．6中尺度数值模式系统的模拟结果，对2003年1月3～5日山东半岛北部地区发生的暴雪过程进行了中尺度特征研究。实况资料表明：在高空有利的大尺度环流形势控制下。不断入侵的冷空气作用下，受渤海暖海面的热力作用和山东半岛地形作用，产生了中尺度的海岸锋。在强冷平流、海岸锋锋生及半岛地形的摩擦抬升共同作用下，产生了这次强冷流降雪。海岸锋环流形成的对流云能引起降水量的局部增强。数值模拟结果表明：海岸锋生过程及其产生的沿岸辐合带是形成山东半岛冷流暴雪的主要原因，同时海岸锋同低层大气重力波耦合形成了海岸锋陷波。本文给出了山东半岛北岸海岸锋的概念模型。

山东半岛冷流降雪的气候特征及其前兆信号

采用山东省近41年冬季逐日降雪资料和近25年历年11月的海温资料,运用数理统计及小波分析方法,对山东半岛冬季冷流降雪的时空分布特征、演变规律及其与前期11月渤海海温的关系进行了诊断分析。结果表明,降雪分布与丘陵地形密切相关,主要集中在半岛的东北部,自东北向西南地区降雪量急剧减少;暴雪分布具有显著的中尺度特征;冷流降雪以12月最为显著;小波分析表明冷流降雪的主要周期为4年、7年和17年左右;11月渤海海温偏高时,降雪偏多的可能性较大,反之降雪则偏少。

位涡在冷流暴雪短时预报中的应用

利用NCAR/NCEP逐日6 h间隔的再分析资料,对2005年冬季发生在山东半岛的冷流暴雪过程中的位涡演变特征及其对降雪的作用机制进行了分析。结果表明:(1)中高纬度阻塞环流形势经历了转型,其发展演变过程有利于冷空气频繁南下从不同的路径入侵渤海和山东半岛地区,造成持续性冷流暴雪;(2)高位涡从高层下传,降雪强度与下伸高度有关;(3)高位涡的移动可以很好地示踪冷空气的源地和路径,此次持续性强降雪过程的冷空气来源于4种路径;(4)对流层中层的高位涡区的强度和影响时间可作为冷流暴雪预报的有益指标,500 hPa等压面的高位涡信号明显,与强降雪的出现有很好的同位相对应关系,700 hPa的位涡场有时候也表现出强劣信号,业务应用中可同时比较分析二者的高位涡区;(5)高层的高位涡冷空气下沉时产生位势不稳定和对称不稳定层结,对降雪起到增强作用,500 hPa出现明显槽时可形成"不稳定-稳定-不稳定"的大气层结稳定垂直结构,在短时间内产生强降雪。

山东半岛一次冷流暴雪过程的中尺度模拟与云微物理特征分析

本文以NCEP—FNL资料作为初始场和边界场，采用WRF中尺度模式对2010年12月29—30日发生在山东半岛的一次冷流暴雪过程进行数值模拟，并利用高时空分辨率模拟结果分析此次过程的中尺度特征和云微物理特征。模拟与分析结果表明，此次暴雪过程发生在较强的海气温差背景下，渤海海表对冷空气的增温增湿作用显著，通过湍流交换等作用向低层大气输送大量感热、潜热和水汽；水汽由渤海中部海域输送到山东半岛东北部地区，其上空水汽辐合层比较浅薄，集中在800hPa以下，相对湿度饱和层和比湿高值维持的时间与强降雪时段一致；中尺度海岸锋的生消过程对冷流暴雪过程形成有着重要作用，水平方向上呈现为偏北风和偏西风的强辐合带，局地环流中的上升运动触发不稳定能量释放，直接决定暴雪的落区和强度，这是产生浅对流降雪的主要物理机制；云中水凝物粒子的高度在600hPa以下，最大值出现在850～900hPa之间与浅对流结构相对应；各水凝物粒子含量相差较大，以雪和霰最多。

渤海南部沿海冷流暴雪的中尺度特征

利用多普勒天气雷达和NCEP/NCAR全球再分析资料,应用中尺度数值模式RAMS(V4.4)对2005年发生在山东半岛北部沿海的一次冷流暴雪过程进行了中尺度特征分析。结果表明:这次暴雪发生在西北气流、较大海气温差和半岛的丘陵地形特殊条件下;冷流暴雪在多普勒天气雷达径向速度图上表现为长生命史的逆风区。数值模拟结果显示:模式对沿海地区的冷流降雪过程具有较强的预报能力,可以很好地模拟出降雪的落区和大气环流形势的演变,证实了暴雪中尺度垂直环流的存在;强降雪集中出现在上升运动增强和逆风区维持的阶段。

上海地区近10年冷流降雪天气诊断分析

统计了近10年发生在上海地区的冷流降雪过程,初步揭示了此类天气过程的产生机理,并分析了降雪发生时对应的高低空天气形势、探空图、卫星云图和雷达回波特征。结果表明:上海地区2000—2009年共出现冷流降雪12次,占降雪总日数的25%,大部分过程降雪明显时段高空500 hPa上海处在槽前。冷流降雪发生前,宝山站探空图上,低层有不稳定层结,且850～925 hPa湿度较大。冷流降雪对应的红外云图,云阶走向和海岸线一致,且云体呈白亮波状结构,云顶高度多在3000m以下,雷达反射率因子较弱,多低于35 dBz。绝大部分过程海水和850 hPa温差在10～14℃之间,海水和925 hPa温差介于8～11℃之间。降雪发生时宝山站吹NW—WNW—N风,风速为3～6 m·s。与山东半岛相比,上海地区地理位置和地形条件决定其冷流降雪有分布范围小、持续时间短、降雪强度弱等特点。

利用单多普勒雷达资料做冷流暴雪的中尺度分析

基于单多普勒天气雷达资料采用EVAP方法反演风场,并结合径向速度、反射率因子、自动气象站和探空风场等观测资料,对2005年12月6~7日山东半岛一次冷流暴雪过程的中尺度特征进行了深入分析,结果表明:(1)雷达回波呈狭窄带状,移动缓慢近乎停滞,径向速度上存在风向切变线,烟台和威海的暴雪不同步是冷流暴雪的典型特征;(2)首次通过雷达反演证实了逆风区实际就是风场切变在径向速度图上的反映,垂直各层水平风场存在中尺度切变线,且与强回波带相对应,切变线的位置决定暴雪的落区;(3)通过雷达反演风场和风廓线共同揭示出强降雪产生时对流层中层有西北风、西南风和东北风三股气流,明显的西南气流位于850~700 hPa,表明冷流降雪过程并非传统认为的仅有西北冷平流,而是不同气流辐合的结果;(4)对流层中层的西南暖平流为云的播种和反馈机制提供了有利的天气背景条件,使得冷流降雪增强,这在常规观测资料中无法看到。

吸气式高超声速飞行器冷流试验设计及验证

对于吸气式飞行器而言,地面冷流试验是检验其进气道性能及气动特性的一项重要手段.以二元混压式进气道、机体/推进系统耦合为基本特征,设计了采用超燃冲压发动机为推进系统的内外流一体化巡航飞行器,针对其高超声速特性开展了冷流风洞试验,来流速度范围Ma=5.0~7.0,攻角范围α=-4°~8°.测压试验结果表明,随着来流马赫数的增大,进气道的总压恢复系数下降;而流量系数先上升,在设计点达到最大值;在一定攻角范围内,进气道的总压恢复系数和流量系数提高,但当攻角增大至巡航攻角时,随着攻角的增大,进气道的总压恢复系数和流量系数逐渐下降.测力试验验证了数值算法的有效性,除轴向力系数以外,其余气动特性系数的发展规律及数值基本吻合,可通过修正试验值的方式外推出飞行器的气动特性数据.

一次典型大范围冷流暴雪个例的诊断分析

利用常规天气图和WRF模式模拟的数据,对2010年12月30日发生在山东半岛的一次冷流暴雪过程进行了天气学诊断分析。结果表明:(1)这是一次典型的大范围冷流暴雪过程,500hPa低涡位置偏南(43°N以南)、850hPa西北冷平流范围广,强度强是造成本次暴雪范围大的主要原因,为强冷流降雪的产生提供了有利条件。(2)降雪的水汽来自渤海,由西北风向山东半岛输送,并在半岛北部辐合;高湿区集中在850hPa以下,湿层较为浅薄。(3)降雪落区与高相当位温脊的位置存在着对应关系,强降雪通常发生在脊线附近;θe等值线向上凸起的高能区集中在750hPa以下,大气不稳定层结较低。(4)强烈的上升运动集中在对流层低层750hPa以下,上升运动越强,降雪量越大。⑸受地形影响,西北风吹向辽东半岛时转为东北风,西北风与东北风在渤海中东部至山东半岛形成切变线,切变线的方向和位置决定了降雪的强度与落区;风速在半岛北部低山丘陵前辐合,有利于产生上升运动,使得降雪加强。

海洋影响下的山东半岛冷流降雪

为探讨山东半岛北部冷流降雪的气候条件及其形成机理,采用经验正交函数(EOF)方法有效地分离出系统性降雪和局地降雪即冷流降雪.通过回归和合成分析揭示了冷流降雪多发时典型的环流特征是低层温度场落后高度场,强冷平流伴随冷槽加深,西北风加强.在此环流背景下,低层大气层结不稳定、充分的热量、水汽输送是局地降雪的主要气候原因.根据热力、水汽和层结等条件的分析表明,12月具备最佳降雪条件,与观测事实一致.沿海边界层的斜压结构、陆面摩擦与地形强迫,使上升运动加强,形成了半岛局地降雪特有的空间分布型.进一步分析表明,低频重力内波有可能成为激发对流,组织降雪的动力因子之一.

氢/氧气-气喷注器冷流掺混与燃烧比较的仿真研究

分别采用无化学反应的和带化学反应的湍流N-S方程描述发动机内流动过程,对气-气同轴剪切式单喷注器进行了冷流掺混和燃烧的仿真.其中化学反应速率由Arrhenius公式计算,采用9步详细反应动力学模型来描述氢氧反应.对典型冷流和燃烧仿真结果进行了比较,结果表明燃烧掺混速率明显小于冷流掺混速率;并对同轴喷注器关键参数对冷流和燃烧掺混的影响进行了仿真和分析比较,得到速度比、缩进量和喷注流量的影响是一致的,而喷注速度的影响是相反的.

用EVAP方法反演冷流暴雪的风场及检验

EVAP(Extended VAP)雷达反演方法是在忽略空气垂直运动速度而考虑云雨粒子下落速度影响的条件下,导出从雷达多仰角多普勒速度资料产生不同高度上的水平径向速度计算公式,然后利用VAP方法来反演出等高面上的二维水平风场。利用烟台多普勒天气雷达资料,采用EVAP方法反演了2005年12月山东半岛两个风场背景条件和暴雪落区均有明显差异的冷流暴雪个例水平风场。将雷达实测的径向速度、反射率因子插值到各等高面上,并与反演的同等高面风场叠加显示,以此分析反演的风场是否与原始雷达数据相符。此外,还与地面自动站风场、高空风场等实测资料进行对比,综合检验反演结果的合理性和可靠性,并进一步分析了冷流暴雪的中尺度风场结构。结果表明,反演风场与实测资料相符;EVAP方法对强风和弱风的冷流暴雪个例都可反演出不同高度的中尺度风场结构,反演的西南风与东北风、西北风与东北风之间的切变线和强回波带相对应,揭示了暴雪产生的动力机制,说明EVAP方法对不同风场条件的暴雪中尺度系统都有一定的反演能力。高时空分辨率的EVAP反演风场弥补了天气图上仅能分析出山东半岛西北风的缺憾,且反演过程中一个体扫的计算时间不足1 min,因此EVAP反演的中尺度风场信息适合在冷流降雪的短时临近预报业务中应用。

山东半岛一次强冷流降雪的观测与数值模拟研究

利用NCAR/PSU的中尺度大气非静力模式MM5对2005年12月20～21日发生在山东半岛的强冷流降雪进行了数值模拟分析,并结合Doppler雷达资料着重分析了产生此次暴雪的热力、动力机制。结果表明:高空槽后持续侵入的冷空气在渤海暖湿海面增温增湿,在上冷下暖的层结条件下形成水汽和不稳定能量的大量堆积,高、低空急流耦合产生的次级环流的上升支触发了潜在不稳定能量的释放,为暴雪的发生提供了良好的动力条件;中-β垂直涡旋的不断增长为对流的发展起到了增强作用;山东半岛东部的低风速区的少动对暴雪区的水汽与能量的辐合堆积及对流云带的形成创造了有利条件;海岸锋锋生是山东半岛北岸降雪云团的移动的原因,且海岸锋在冷流降雪的中尺度结构的形成中起了重要的组织作用。