金塔绿洲湍流资料的质量控制研究

利用"绿洲系统能量与水分循环过程观测试验"2005年绿洲、戈壁点的观测资料,分析了三种坐标旋转方案对摩擦速度、感热、潜热以及非定常性检验与湍流积分统计性检验的影响,对两种非定常检验方法进行了比较,并对通量资料进行了总体的质量控制和分级。结果表明:三种坐标旋转方案对摩擦速度、感热、潜热通量以及非定常性检验与湍流积分统计性检验的影响存在着一定的差异,这与坐标旋转方案本身有着密不可分的关系。两种非定常性检验方法存在一定的不一致性,这种不一致性的产生不仅与两种NS检验方法有关,也可能与湍流测定成分随时间、天气条件或测定点相对于气象条件的变化以及与观测仪器本身有关。归一化标准差随稳定度的变化基本满足"1/3次方规律"或"—1/3次方规律",但坐标旋转方案不同,归一化标准差与稳定度的拟合关系不同,其差异在于三种坐标旋转方案对平均垂直速度的处理方法以及平均水平风的选择上。整体分级后各级资料所占百分比要明显低于任一个单独检验的各级资料所占百分比,非理想的观测值多出现在夜间以及日出日落前后。

橡胶林湍流数据质量评价研究

利用国际上通用的湍流稳态测试及垂直风速湍流整体性检验相结合的湍流数据质量综合评价方法,对农业部儋州热带作物科学观测实验站2010年全年橡胶林生态系统利用涡度相关法观测的感热通量、潜热通量和CO2通量3类数据进行质量评价.结果表明：橡胶林生态系统湍流通量数据质量相对较高,对全年数据进行综合评价中,3类通量数据中高质量数据占比在52％ ～63％,仅有10％～16％之间数据质量较差;感热通量数据最优,CO2通量次之,潜热通量更次之;3类数据中,除潜热通量数据是雨季略好于旱季外,另2类数据均是旱季好于雨季;湍流数据质量白天优于夜间.通过数据质量评价可知,利用涡度相关法对橡胶林生态系统湍流通量观测可行,数据可靠,所得数据可用于研究.

稳态与湍流特征测试对通量数据质量的评价

应用CO_2通量、感热和潜热通量稳态测试及垂直速度积分测试相结合的湍流数据质量评价方法对锡林浩特国家气候观象台2009年全年的湍流通量观测数据进行了质量评价。结果表明,锡林浩特通量观测数据质量总体较好;80%以上数据通过质量评价为较好数据;质量评价较好的数据分布呈白天大于夜间、夏季大于冬季的特点。经过对比分析,前期数据处理能剔除大部分质量不好的数据,但应用稳态测试与湍流积分测试筛选后,数据质量仍有明显提高,能量闭合率较前期数据分析前提高2%以上。

横风作用下移动点湍流脉动特性风洞试验研究

为了研究移动点历经的湍流脉动风特性,设计了一套能够实现测量探针以均匀速度在流场中移动的试验系统,测量了不同风速-车速比(风速与移动点速度的比值)下的湍流脉动特性,提出了半椭圆湍流积分尺度模型,分析了与静止点观测结果相比的湍流脉动风速谱及能谱的变化。研究结果表明,移动点测得的湍流脉动特性与静止点测量结果存在明显的不同。对于某一固定来流风速,随着移动点速度的增加,纵向湍流积分尺度减小,相比Balzer及Cooper积分尺度模型,半椭圆模型的描述更加准确。基于半椭圆模型的脉动速度谱具有较高的精度,移动点历经的湍流谱能量因运动而重新分布,并表现出明显的Doppler效应。随着观测点移动速度的增加,脉动速度谱整体向更高的频率偏移,高频区域中的谱值增大,低频区域中的谱值减小,且能量向更高的波数区传递。

格栅湍流场风参数沿风洞轴向变化规律

格栅湍流场常用于各类风洞试验中,桥梁断面气动参数均与来流风参数有关。对不同格栅湍流场下的风参数沿风洞轴向变化的规律进行了研究,得出风参数主要与测点与格栅断面间距、格栅板条厚度和单元格栅边长有关。随着间距增加,平均风速短期内急剧衰减,然后趋于稳定。随着间距增加,来流湍流的总能量减小而主要能量迁移至高频区域:湍流度呈指数衰减,湍流积分尺度呈增长趋势;约化风谱形状保持相似,峰值对应约化频率值基本保持不变,但峰值变小。另外根据风参数的变化规律,调试出2类特定的湍流场参数:湍流度相似而湍流积分尺度不同的湍流场和湍流积分尺度相似而湍流度不同的湍流场,以便于详尽研究主要风参数对桥梁断面气动参数的影响。

紊流影响下车-桥系统气动力特性风洞试验

为了研究横风作用下紊流参数对车-桥系统气动力特性的影响,以典型32 m简支梁桥和CRH2列车头车为背景,首先根据阻塞比要求设计几何缩尺比为1∶25的桥梁和列车测压试验模型;然后通过在风洞试验段入口处采用"格栅条"被动紊流发生装置,模拟一系列紊流风场;最后开展不同工况下车-桥组合风洞动态测压试验,测试列车和桥梁表面风压,并积分获得列车和桥梁气动力。基于此,分析了双线轨道不同位置下,顺风向紊流度、紊流积分尺度对列车表面风压和车-桥气动力分布的影响规律,并讨论了风攻角对车-桥气动力系数的影响。结果表明:列车表面平均风压系数随紊流度的增加而减小,紊流风场中列车和桥梁气动侧力(阻力)系数均小于均匀流场;紊流度对迎风侧轨道列车的影响更为显著,而对车头气动力特性影响较小,车身侧力(阻力)系数随紊流度增加而显著降低,升力系数和力矩系数随紊流度的变化规律并不显著;桥梁气动力系数对紊流度变化的敏感程度小于列车,其侧力(阻力)系数并非随紊流度的增大而单调减小,升力系数随紊流度增加而增大,力矩系数随紊流度的变化规律并不明显;车-桥气动力系数受紊流积分尺度的影响小于紊流度,桥梁侧力(阻力)系数受影响程度大于升力系数和力矩系数;列车位于背风侧轨道时,车-桥气动力系数随紊流积分尺度变化的敏感程度小于列车位于迎风侧轨道;风攻角和紊流参数对车-桥气动力特性的影响是相互独立的,且受列车路线布置方式影响不大。研究结果为紊流风场下的行车安全性提供了数据和资料。