风场对雨量计收集降水影响的流体动力学研究

为研究风场对雨量计收集降水精确性的影响,对单个雨量计以及Alter和Tretyakov防风圈的风场特性进行数值模拟。结果表明:单个雨量计中心线上速度最大增比达19%,出现在器口上8 cm左右;加入Alter和Tretyakov防风圈可有效减少雨量计器口上方的风速大小和梯度:Alter防风圈使中心线上最大速度减小11%,并在主流方向90°位置产生两个强烈涡旋区域,破坏到达雨量计收集区域的流场强度和均匀性,使其流向较为紊乱,可能对降雪的收集产生不利影响;Tretyakov防风圈使雨量计中心线上最大速度减小7%,并由于叶片特殊勾角结构,使到达雨量计降水收集区域的流向更一致,更有利于对降雪的收集。Alter防风圈对风速大小和梯度的减弱程度优于Tretyakov防风圈,但低风速下Tretyakov防风圈在雨量计器口上方的涡核心区域范围小于Alter防风圈,更有利于降水收集。Tretyakov防风圈的直径比Alter防风圈小约0.3 m,如对Tretyakov防风圈进行改进,可增加其直径以及叶片个数来规避高风速下Tretyakov防风圈叶片产生的涡核心区域对雨量计收集区域的影响。对Alter防风圈改进,可参考Tretyakov防风圈,增加叶片倾斜角,以提高降水收集率。