梯形底坎对凤凰颈新站前池流态的影响研究

凤凰颈新站属于正向进水大扩散角泵站,前池两侧岸墙处易发生大尺度脱壁回流,不能提供较好的进水条件,危害泵站安全稳定运行。因此,以凤凰颈新站引江侧前池为例,基于CFD数值软件,模拟研究了梯形底坎位置及高度对正向进水大扩散角泵站前池流态的改善效果,并借助物理模型试验对数值模拟结果进行了验证分析。结果表明,当梯形底坎位于前池入口10 m处且坎高为1.2 m时,可较好地改善凤凰颈新站的进水条件。研究成果可为本工程及类似工程提供技术支持和参考。

一次高空冷平流诱发的极端雷暴大风分析

为提高盆地西部极端大风的预报预警水平,利用多源探测资料和再分析资料,从天气学角度对2021年7月18日四川盆地西部的一次极端雷暴大风的成因和风暴的精细化结构进行分析。结果表明:在高空干冷平流侵入低层暖湿区域以及中等强度垂直风切变作用下,配合抬升凝结高度以下“喇叭口”结构的温湿廓线条件形成本次雷暴大风。中层干冷入流加强为急流、蒸发冷却和降水拖曳明显增强、冷池梯度加大等因素诱导强下沉气流在地面形成极端大风。极端大风出现时雷达回波为弓形多单体回波。成熟和消亡阶段,本站气压涌升和风速剧增开始时刻较最大瞬时风速出现提前15 min左右,瞬时风速的大值时段与相对湿度小值时段同时出现。成熟阶段灾害性大风发生的区域位于风暴母体“V型”缺口顶部及其右侧区域。此外,基于RKW理论还发现,风暴最强时刻冷池和低层风垂直切变产生的水平涡度接近平衡状态。

北京地区一次飑线的组织化过程及热动力结构特征

2015年8月7日华北西北部的一次断线状对流系统向东南方向移动,并与平原地区多单体雷暴合并、组织,最终形成强飑线,造成北京地区出现较大范围的风雹和局地短时强降水天气。基于多源资料的研究结果表明:(1)飑线形成有三个阶段:上游线状对流发展移动、平原多个单体雷暴的新生和合并、线状对流并入本地多单体后组织成飑线。第二阶段中,城区北部边缘地面热力分布不均,配合局地风场辐合,触发了雷暴。雷暴冷池范围不断扩大,温度梯度区向南扩展,造成新生对流向南传播。(2)飑线的组织化过程,呈现出两支强入流为典型特征的动力结构:一支位于雷暴冷池后侧中层(4500~5000 m),另一支位于低层飑线前侧,由强辐合区垂直于飑线指向云内。这两支强入流分别构成飑线前侧和后侧两个独立的顺时针垂直环流圈。后侧入流和前侧入流在同时加强,造成飑线前侧垂直环流不断加强,与之对应的环境垂直风切变也同步增强。这一动力过程形成了有利于飑线组织化的中尺度垂直切变环境,垂直风切变增大的本质实际上是飑线发展反馈的结果,同时也是驱动飑线快速向前移动和发展的重要因素。当后侧中层入流消失,前侧垂直环流也随之逐渐减弱,预示着飑线从成熟开始减弱消亡。(3)从热力结构看,下山的线状对流冷池与平原地区多单体雷暴的冷池合并,形成了扰动温度低于-8℃、厚度加深到1.5 km的强冷池,其前沿的β中尺度锋面附近的辐合上升运动加强,进一步促进了飑线在平原地区发展加强,并出现阵风锋。

泵站正向进水前池流态的数值模拟

应用正交曲线坐标系下的二维水深平均数学模型对泵站的前池流态进行了数值模拟。采用Poisson变换生成正交网格,SIMPLEC方法求解离散方程。根据模拟出的流速场图和断面平均流速分析了泵站正向进水前池扩散角以及开机决策对前池流态的影响,结论与由试验经验所得的泵站设计理论完全一致。

2015年7月14日阵风锋及锋后大风多普勒天气雷达产品特征分析

利用济南多普勒天气雷达和自动站探测资料,结合天气形势及天气实况,对2015年7月14日发生在山东境内的1次阵风锋及锋后大风演变特征进行了分析。结果表明,阵风锋在其3 h生命史中有1h出现8级以上的大风天气,实测的极大风速达到了24 m·s^(-1)(9级大风)。阵风锋形成发展阶段和旺盛阶段,产生阵风锋的强对流单体的最大反射率因子维持在60 d BZ左右,强中心高度基本在5 km左右,单体顶高基本在9 km以上,C-VIL基本在40 kg·m^(-2)以上。风暴具有先左向传播后右向传播的特征,形成左右2个风暴群,共同维系着阵风锋的发展与持续。左右风暴群的强度、顶高等参数差别不明显,但所致大风却差别较大。左侧风暴群所致最大风力达到10级,其前方阵风锋上最大风力达到9级,右侧风暴群所致最大风力为8级,其前方阵风锋上最大风力为7级。左侧强风暴后侧低层存在大的后部入流,而右侧风暴群没有这种现象。强的后部入流可导致风暴后部产生更强的下沉气流,从而在地面产生更强的下击暴流及强的阵风锋。

上海地区移动型雷暴阵风锋特征统计分析

文章利用常规天气资料、双多普勒雷达资料、GFS 3 km分辨率分析场资料以及地面自动站资料等,统计分析了上海地区2009-2014年共18次移动型雷暴产生的阵风锋的个例,包括天气背景、温湿环境特征以及阵风锋在雷达图上的特征等。根据阵风锋生成的时段以及与其母体雷暴的相互作用和影响,将移动型雷暴产生的阵风锋分为两类:(1)一类出现在雷暴发展、成熟阶段,阵风锋通常与雷暴保持一定的距离同向运动,出现阵风锋的雷暴主体通常伴有高悬的后侧人流急流,生命史长达2h以上;(2)另一类出现在雷暴的减弱消亡阶段,出现后即逐渐远离雷暴,出现阵风锋的雷暴主体通常伴有从雷暴系统后侧倾斜向下正好到达雷暴前侧阵风锋处的后侧人流急流。阵风锋出现后,逐渐远离雷暴运动,大部分阵风锋(12个个例)出现在雷暴移动方向的前侧,与雷暴移动同向,少数阵风锋(4个个例)出现在雷暴移动方向的异侧,与雷暴移动不同向。统计分析结果表明:第一类阵风锋一方面与雷暴同向移动,不断将其前侧低层的暖湿空气抬升,并沿着阵风锋输送到雷暴中去;另一方面,由于较强的垂直风切变和较强的对流有效位能对后侧人流急流高度的维持起到了关键作用,高悬的后侧人流急流和垂直风切变共同产生的正涡度和冷池产生的负涡度平衡,有利于维持雷暴的发展传播。因此,阵风锋后侧的雷暴持续稳定的发展,并在其后侧可观测到雷暴的新生。第二类阵风锋生成后即逐渐远离雷暴主体,仅以孤立波的形式传播,受经过的环境的影响,其后侧的干冷气流的性质逐渐减弱。与雷暴同向运动的阵风锋切断了暖湿气流向雷暴的输送,不利于雷暴的发展;同时在弱-中等切变和弱-中等对流有效位能的环境中,从雷暴后侧向前侧倾斜向下的后侧人流急流和冷池共同产生的负涡度强于垂直风切变产生的正涡度,强冷池前沿的上升气流向后倾斜,不利于新对流单体的发展,雷暴大都在阵风锋出现2h内消亡。

一次夜间弓形回波特征分析

针对2012年7月13—14日一次发生在高空槽前暖湿环境中产生短时强降水和7—9级雷雨大风的夜间弓形回波系统,进行了天气过程分析和数值模拟,发现弓形回波系统由两个多单体雷暴合并发展,强降水特征明显,在弓形回波的弓形顶点经过的浙江北部的嘉兴到上海青浦、宝山等一线出现了长距离的直线大风。分析表明,在整层湿度较大的环境中,来自对流系统南侧的中高层干暖气流卷人,加强了雷暴中降水的蒸发冷却作用,导致雷暴中的下沉运动明显增强,是产生长距离直线大风的关键环境因素;弓形回波系统后侧维持向前、向下倾斜的后侧人流急流,与雷暴内的下沉运动共同作用增强了风暴前侧的气压梯度,是产生此次弓形回波大风的主要原因;强低空环境风垂直切变阻止了冷池快速离开风暴主体,弓形回波前侧的阵风锋与低层环境风垂直切变形成的匹配涡对使得前侧新生对流垂直发展,是该弓形回波系统发展、维持的关键机制。

前扰流板对机舱进气量和车辆气动阻力的影响研究

为研究前扰流板高度变化对发动机舱进气量和整车风阻系数的影响,首先采用CFD软件对整车的基础模型进行气动性能仿真,并与实车风洞试验结果进行对比,确定仿真模型的计算精度;然后在该基础模型上添加不同高度的前扰流板进行仿真。结果显示,在前保险杠下方添加高度合适的前扰流板可有效降低整车风阻系数和提高冷却系统进气量。

江西五河水利枢纽工程洪水调度运行动态控制

常规的水利枢纽洪水调度方式一般是按照时间段,依据坝前水位进行的,江西赣江等中下游修建的水利枢纽工程若仍采用此种方式,则会遇到水库淹没处理投资比重增大、水力资源浪费、库区末端通航受影响、汛后蓄水困难、库区景观受影响等问题。经分析研究,将坝址上游来水流量和坝前蓄水位适当分段,采用依据坝址上游来水流量动态控制各时期坝前水位的洪水调度运行方式。该方式不仅可较好地解决常规洪水调度方式产生的问题,而且对于低水头电站的枢纽,可不设汛限水位,只要入库流量小于一定标准,均可将坝前水位蓄至正常蓄水位运行,从而提高水资源利用率。

云南一次短时强降水过程的中尺度特征及成因分析

为揭示云南短时强降水的成因,提高短时强降水的预报准确率,应用常规观测资料、卫星、多普勒雷达和闪电定位资料对2013年6月9-10日发生在云南一次较大范围的短时强降水过程的中尺度特征及成因进行分析,研究表明:冷锋切变线提供动力抬升条件触发不稳定能量释放,诱发短时强降水;高空槽后冷平流的补充南下激发云南金沙江河谷地区中尺度对流系统(MCS)不断生成并南移,使得MCS维持较长时间,为滇中及滇南短时强降水的发生提供有利条件,短时强降水出现在MCS和中尺度对流单体(MCC)云团移向的前部边缘地区;雷达回波资料显示,飑线的维持和移动造成滇南的短时强降水,短时强降水发生在飑线前部的入流槽口处,云南中部的短时强降水与逆风区的形成和维持有直接关系;负地闪频数最大值出现的时间比短时强降水的发生有30 min^3 h左右的提前量,负地闪频数的跃增对短时强降水的预测预警有较好的指示作用。

核电厂新型正面进水板框式旋转滤网的设计研究

针对传统正面进水旋转滤网普遍存在的过流断面小影响取水安全、网板提升过程污物易跌落和反冲洗不彻底造成污物夹带等突出问题,以某核电厂水力特征为例,在建立水力模型的基础上,开展了新型正面进水旋转滤网非全断面拦截、网板捞污斗角度优化和全翻转反冲洗卸污等多项创新设计研究.同时,搭建了大型试验台对新型正面进水旋转滤网的拦截清理能力进行验证.结果表明,在保证核电厂循环水系统(CRF)和重要厂用水系统(SEC)取水量的前提下,即使新型正面进水旋转滤网完全堵塞,也能对83.3%以上过流断面的污物进行有效的预拦截和清理,能极大减轻过滤终端——鼓型滤网的清污压力.

渤海湾阵风锋垂直结构特征及维持机制分析

利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、VDRAS反演资料和地面加密自动站等资料,分析了从渤海湾西岸和南岸移入的两条阵风锋发展演变过程及其维持机制。结果表明:西岸阵风锋处于“亚最优切变态”,垂直伸展厚度为1.8 km,对流层低层强盛的西南暖湿气流沿阵风锋输送到雷暴中,强冷空气堆下沉与近地层暖湿空气形成的气压和温度梯度密集区造成8级雷暴大风。区别于经典阵风锋,南岸阵风锋处于“最优切变态”,冷池传播速度与低层垂直切变基本持平,边界层呈现强东北气流入流(150~750 m),垂直伸展更为深厚(2.6 km),地面冷池与低层垂直风切变对其发展维持起到重要作用。雷暴母体伴有后侧入流急流(RIJ)侵入到达阵风锋处,RIJ下沉过程中将干冷空气夹卷进入下沉气流,通过蒸发作用产生负浮力使冷空气加速下沉,加之降水粒子的拖曳作用,加强了下沉气流强度,最终造成10级以上灾害性大风。计算表明南岸阵风锋冷池传播速度与低层垂直风切变相平衡,较地面大风强1个量级。

2004年7月两次强对流天气过程的对比分析

对两次强对流天气过程的影响系统、物理量场和雷达回波特征等进行了对比分析。分析表明:两次强对流过程有许多相似之处,高、低空西南急流适宜配置而引起的高低层动力场的耦合是强对流发生的动力条件,强对流发生在低层露点锋区及低层水汽通量和散度辐合、高层则相应辐散的大值区域。高低层相对散度正值越大,其所产生的雨量也就越大。多普勒雷达反射率因子图上弓状回波的后侧出现下沉入流急流,相应速度图上的速度值越大,回波移动速度越快,预示着所造成的地面风力也就越大。

离心压缩机前置导流装置技术发展研究

介绍了离心压缩机前置导流装置技术的概念,然后对离心压缩机中关于前置导流装置的工程实例做了相应的改进、分析,通过对前置导流装置的方案设计改进从而提高离心压缩机的工况稳定性、喘振裕度。