基于QAR飞参数据飞行员风切变处置能力评价模型

为提高飞行员处置风切变的能力,本文基于快速存取记录器(QAR,quick access recorder)飞参数据建立了飞行员风切变处置能力评价模型。首先,将飞行员风切变处置能力分为处置决策及时性、程序合规性以及航迹管理能力3个维度;其次,基于层次分析法(AHP,analytic hierarchy process)建立飞行员风切变处置能力评价体系,并融合专家经验构建风切变处置能力定量评价模型;最后,基于QAR采集的飞参数据验证该模型的实用性和可行性。实验结果表明,本文所构建的定量评价模型可以较好地判别飞行员风切变处置能力的优劣,定位出其处置不当的指标,并给出操纵建议。该评价模型可为改进飞行训练提供参考,具有一定的实用价值。

基于D3AR的半球共形阵低空风切变风速估计方法

针对半球共形阵体制下进行低空风切变检测时会受到强地杂波信号的干扰,导致风切变信号难以检测的问题,提出了一种基于空时自回归的直接数据域算法(Space-Time Autoregressive Direct Data Domain,D3AR)的低空风切变风速估计方法。该方法首先将待检测距离单元的数据从空域、时域以及空时域进行信号对消处理;然后将处理后的数据矩阵描述为空时自回归(Autoregression,AR)模型并估计模型参数;再通过构造与杂波子空间正交的空间来实现对杂波的抑制,最后通过提取待检测单元的最大多普勒频率来估计风场速度。根据仿真结果显示,该方法有效地实现了地杂波抑制,并且能够精确估计风速。

考虑风切变影响的三维尾流模型风场实验

针对目前风力机尾流模型只能描述远尾流区域的尾流分布而忽略了近尾流区域的尾流特征的问题,基于双高斯函数,利用流量守恒定理并通过旋转修正推导了一个新的三维尾流模型。该尾流模型考虑了风切变的影响,并且能够描述近尾流区域以及远尾流区域的三维尾流分布特征。采用两台地基扫描激光雷达进行了风场实验,实验数据表明水平方向的近尾流分布类似于对称双高斯形、远尾流区域类似于对称高斯形,而垂直方向由于受到风切变的影响,在近尾流区域尾流分布类似非对称双高斯形、远尾流区域分布类似非对称高斯形。利用实测数据对三维尾流模型预测的水平剖面以及垂直剖面进行了对比验证,验证结果表明三维尾流模型的预测曲线和实验数据吻合良好,其平均相对误差大部分都在5%以内。新提出的三维尾流模型能够较好地预测风力机下游的整个尾流区域的空间分布,可为风电场的布局提供优化方案。

基于Prony模型的低空风切变快速检测算法

针对低空风切变检测问题,提出一种基于二阶扩充Prony模型的算法,利用该模型对雷达回波数据进行谱分析,得到气象回波和杂波极点,并通过极点分类曲线判别出气象回波极点,再由多普勒效应关系式估计出风速;文章对风切变雷达回波仿真数据进行检测,并和传统的FFT法做了比较;结果表明,该方法能快速有效地检测低空风切变,计算量小,避免了传统方法滤除地杂波时对气象回波完整性的影响以及频谱泄漏问题,在低空风切变气象雷达中具有一定的应用前景。

用于实时弹道仿真的低空风切变复合模型

风切变是一种形成概率高、危害范围广的气象现象,对弹箭飞行具有较大影响。针对几种典型低空风切变的流动特点,基于位势流动理论,分别建立了微下击暴流涡环模型、过山气流圆柱绕流模型和低空急流平面壁面射流模型。在此基础上,以发射坐标系为基准,提出一种考虑天气和地形的低空风切变复合模型。以某122mm火箭弹为例,进行算例仿真。仿真结果表明:所建立的低空风切变复合模型具有良好的三维特性,能够合理描述典型风切变现象的气体流动特点。应用于实时弹道仿真中,可有效反映出复杂环境下不同种类低空风切变对弹箭飞行的影响规律。

考虑风切变的风电场尾流模型实验研究

针对当前一维和二维尾流模型只能预测平坦地形风电场内风力机轮毂中心高度平面内的风速分布问题,该文基于Jensen模型,考虑风切变效应和高斯分布特点,提出一种预测复杂风电场内垂直高度平面风速分布的尾流模型。为分析垂直高度平面内尾流分布特点和验证所提出模型的准确性,采用两台不同类型的地基式多普勒激光雷达在河北某风电场进行测风实验。实验数据表明由于风切变效应的影响,垂直高度平面内尾流风速分布呈现非对称分布特点。与此同时,通过对比两个不同下风向位置处实测数据和尾流模型预测风速,结果表明新提出的尾流模型可以很好地预测垂直高度平面风速分布特点,与实测数据吻合度高,符合真实的尾流流场分布。

改进风力机三维尾流模型及其风速预测准确性研究

针对大型风力机受来流风切变影响,风速差最大达到30%的问题,文章以2D_K Jensen尾流模型为基础,提出了一种改进的三维尾流模型。该模型基于质量守恒理论,通过综合考虑入流的风切变效应、尾流区域的湍流强度分布和各异性的尾流扩展率等因素,修正垂直剖面尾流速度的非对称分布,提高了尾流模型在近尾流区的预测精度。通过与风洞实验测试数据进行对比分析,发现文章提出的修正模型在近尾流区与风洞测试数据吻合较好。该模型能够较好地预测单个风力机尾流区域的速度分布,且无需数值模拟确定经验参数,可用于风电场的微观选址和发电量评估。

双峰谱模型在风切变雷达目标检测中的应用

针对低空风切变的检测问题,提出了一种基于机载风切变雷达回波信号的双峰谱参数模型,利用该模型对回波信号频谱进行拟合分析,省略了预滤杂波处理环节,可以直接对风切变目标进行探测。该模型中的两个参数,平均风速和方差,是风切变现象的两个特征参数;把双峰谱频谱模型同风切变雷达回波仿真频谱作了仿真和对比分析,提取出风速等参数;结果表明,双峰谱模型较好地拟合了回波信号频谱,证实了双峰谱模型的有效性,在低空风切变雷达中有一定的应用前景。

风力机三维卷吸尾流模型的研究与验证

一维线性卷吸尾流模型(LE,linear entrainment)基于质量守恒和动量守恒建立,这有利于提高尾流预测精度,但其假设尾流呈顶帽形状分布。采用余弦形状来修正尾流速度的径向分布,湍流强度经验公式来修正尾流模型,提出二维余弦LE尾流模型(2DCLE,two-dimensional cosine linear entrainment);然后,考虑风切变影响,将二维模型拓展到了三维模型(3DCLE,three-dimensional cosine linear entrainment)。通过风洞试验和2个外场试验案例验证三维模型的精度。研究结果显示,与传统模型相比,3DCLE模型能够更加精准地预测横向和垂向的尾流速度亏损,最大误差和最小误差均最小。

水平轴风力机三维全尾流模型推导及验证

为进一步了解整个尾流区域的速度衰减空间分布特征,提出一种三维全尾流模型。首先,采用高阶高斯函数预测尾流剖面,其在近尾流区由顶帽形演变为远尾流区的高斯形;其次,考虑风切变效应,引入风切变入流与均匀入流的风速差;此外,考虑到尾流膨胀的各向异性,在垂直方向和水平方向采用不同的尾流膨胀系数;最后,通过风场实验验证所提三维全尾流模型的准确性,结果表明所提出的全尾流模型预测的相对误差基本在5%以内,能够较好地预测整个尾流区域的三维分布。

闽东地区前汛期大暴雨过程统计特征及其概念模型分析

阐述1980—2019年闽东地区前汛期大暴雨时空分布统计特征,利用常规观测资料、NCEP1°×1°全球再分析资料分析200、500、850hPa风场和流场特征、上下层流场配置,总结闽东地区前汛期大暴雨过程天气概念模型。根据过程降水量超过200mm的空间分布情况,将大暴雨过程分型西部型、东部型、中部型、全区型。分析表明,不同类型的降水空间分布型所对应的天气概念模型不同,主要有西风槽东移—低涡型、南支槽东移—急流型、两槽一脊—急流型、中亚阻塞高压(或横槽转竖)—切变线型、副高边缘—暖切型五种天气型,每种天气模型所造成的大暴雨分布存在空间和频次差异。

黄河口泥沙输运三维数值模拟Ⅰ——黄河口切变锋

采用三维数学模型研究黄河口泥沙输运过程,并利用实测资料对模型进行了检验。数值模拟结果揭示了黄河口切变锋的时空运动过程及其对河口泥沙传输的作用。黄河口切变锋在涨、落潮时段存在两种不同的形态,分别历时2小时左右。切变锋在浅水区域产生,向深水区移动,经历2小时左右消失,它的产生是由于近岸区域与10 m深线以外区域的潮汐相位差所导致。切变锋对河口泥沙的向海传输有重要的阻隔作用,导致河口泥沙集中在切变锋的向岸一侧随落潮流向北侧传输,在涨潮时河口向海排沙量降低,少量泥沙随涨潮流沿岸向南传输。长期的地貌演化表明切变锋对河口的淤积和侵蚀分区有重要的控制作用,导致河口泥沙在其向岸一侧沉积,是长时间尺度的河口地貌演化对短时间尺度河口沉积动力过程的重要响应。

基于模糊C均值的低空风切变预警算法

针对新一代多普勒天气雷达CINRAD在径向或切向检测风切变时容易丢失小切变的问题,提出了一种基于模糊C均值(FCM)的低空风切变预警算法用于阵风锋和龙卷风引起的风切变识别中。该算法的核心思想是运用8邻域系统,根据风速梯度识别不同程度切变,从而实现高切变及低切变预警。首先,采用全变分(TV)模型对雷达速度基数据进行去噪,同时保持速度基数据的细节特征;其次,采用每个速度基数据及其8邻域系统分别对应的速度值依次与4个方向模板卷积,获取4个方位速度梯度值;然后,采用FCM算法将梯度值分为高低两类,实现不同强度的风切变预警。采用武汉暴雨研究所提供的实测基数据进行测试和验证,能较为准确地识别出小切变。实验结果表明,该算法检测出来的风切变在定位精度和边缘识别两个方面均优于基于径向或切向的风切变识别算法,这对判断风切变的位置和强度以及分析不同天气引起的风切变具有重要指导意义。

湖北省卫星云图短时暴雨概念模型研究

利用FY-2C卫星云图,结合GMS、GOES卫星云图资料和高空、地面常规观测资料,针对2003—2008年湖北省内出现的主要区域性暴雨过程,分析引发暴雨的中尺度对流云团发生、发展、成熟与消亡的典型特征。在此基础上,总结提炼出在暴雨短时预报时效(0～12h)上,根据暴雨发生的不同大尺度环流背景和暴雨云团的演变特征,可建立5种卫星云图模型,即低涡冷槽东移型、冷切变南压型、春季暖倒槽型、梅雨锋切变型和台风西移型;湖北省短时暴雨云团主要发生在切变云带内,春季暖倒槽型和低涡冷槽东移型中,切变云带呈东北—西南向,暴雨云团沿东北—西南向发展,冷切变南压型和梅雨锋切变型中,切变云带呈准东西向,暴雨云团沿准东西向发展。

环境风速垂直切变对西北太平洋热带气旋强度变化的影响

利用2000---2006年中国气象局《热带气旋年鉴》和NCEP再分析日资料，对环境风垂直切变对西北太平洋热带气旋（TC）强度变化的影响进行统计分析。首先比较了不同高度层之间、不同水平区域平均的全风速垂直切变和纬向风速垂直切变对TC强度变化的影响，结果表明，全风速切变对TC强度变化的抑制作用显著大于纬向风速垂直切变；以200～800km的圆环区域平均计算的风速垂直切变与TC强度变化的负相关最显著；中高层的风速垂直切变与TC强度变化的相关优于中低层。其次，全风速切变大于8m／s后抑制TC增强，且这种抑制作用存在6．60h的滞后。全风速垂直切变大时，滞后时间较短：当全风速切变为8～9m／s（9—10m／s）时，TC强度在未来60（48）h开始减弱；当全风速切变大于10m／s时，TC在6h内开始减弱。最后，利用偏最小二乘回归建立TC强度变化的预报模型PLS—STIPSV。结果表明，加入风速垂直切变因子后对TC强度预报有所改进，并通过分析标准化回归系数进一步证实了上述的统计结果。

海底沉积物压缩波速度与切变波速度的关系

基于连续介质假设，根据无吸收各向同性弹性介质通用方程分析沉积物声波传播关系，提出应用弹性结构分布因子表达的声速通用模型（GMSS,General Model of Sound Speed）分析海底沉积物的声速特性；通过研究Willey时间平均模型、Wood方程、Gassmann方程、Buckingham模型、Biot-Stoll模型和EDFM模型，可以表述成GMSS通用模型中的弹性结构分布因子的具体表达形式，得出GMSS通用模型在解释压缩波速度和切变波速度特性上具有一致性的特点。GMSS通用模型具有弹性结构分布因子、孔隙度、孔隙海水的等效密度和等效弹性模量、固相颗粒的等效密度、固相颗粒的等效体积弹性模量和等效切变弹性模量共7个参数，为研究海底沉积物压缩波和切变波速度提供了一种模型简单、参数少、通用性强的方法。但也需要从物理结构上以及应力应变关系上开展更为深入的分析和探寻GMSS模型的物理意义和参数测量的方法。

台风结构与强度以及环境场对西北太平洋台风尺度估计的影响研究

台风风场径向廓线模型对台风灾害的评估以及台风尺度的研究具有重要的价值.利用西北太平洋2001-2020年的台风最佳路径观测数据,评估了目前国际上应用比较广泛的六个分别基于经验参数和物理过程的台风风场径向廓线模型对台风尺度(台风大风半径,R17)的估计精度,并探讨了台风结构、强度等内部因素以及垂直风切变和移动速度等环境因子对模型精度的影响.评估发现,所有模型均高估了R17较小的台风而低估了R17较大的台风,且R17越小,高估越明显,R17越大,低估越严重.总体而言,Willoughby et al发展的基于参数的模型具有最小的估计偏差且与观测记录之间最高的相关性.研究还发现,台风内核尺度(最大风速半径,RMW)和强度(最大地面风速,V_(max))对不同模型的影响具有显著的差异性.此外,在高环境风切变和高移速条件下,模型的估计偏差的量级会显著增加.以上研究为进一步完善适用于不同环境条件下,不同结构与强度台风的风场模型提供参考.

广西大范围致洪暴雨天气模型

通过致洪暴雨时空分布特点和相应影响天气系统特征的分析 ,将广西大范围致洪暴雨天气模型分为 3个类型 ,提出各类模型的环流特征、入型条件和致洪暴雨产生的有利条件 。

粘附弹性体切变的定解问题及其差分解法

两刚性平行平面之间粘附长条弹性体(其横截面为矩形),在上下两面相反方向切向力的作用下,弹性体将发生变形· 在导出这种变形的数学模型的基础上,给出了一种新的差分解法· 对于具有奇性的边界条件,进行了详细的分析和推导,给出了一种合理而有效的新的离散边界条件· 模拟计算表明,其结果与定性分析相吻合· 因此对该类问题的研究提供了新的实用的数值解法和数值分析方法·

头痛安片对急性血瘀模型大鼠血液流变学的影响

目的:研究头痛安片对大鼠血液流变学的影响。方法:肾上腺素加冰水应激法建立急性血瘀模型。结果:头痛安组在高、中、低切变率下血液粘度、红细胞压积较血瘀模型组显著为低。结论:头痛安片剂能降低急性血瘀模型大鼠全血粘度、血浆粘度、全血还原粘度以及红细胞压积。