湿饱和流中的Richardson数和不稳定的研究

本文推导了干、湿饱和流中的Ri数方程.选取华北的一次降水过程,利用模式输出资料计算并对比分析干空气、湿饱和流中Ri方程中的各项,发现干过程中水平风速的垂直切变对干Ri数的变化和不稳定的影响占主导地位,而在湿过程中,湿饱和Ri的分子(Brunt-Vaisala frequency,简称BVF)对Ri数的变化及不稳定的影响可达到与分母相当的量级.既然BVF在湿过程中对不稳定有非常重要的影响,我们寻找了更符合湿过程中实际情况的BVF表达式,以对Ri进行修正,从而更好地判断湿过程的不稳定.研究发现,由于考虑了气块的虚温效应和总的水物质混合比的变化,即考虑降水过程中部分液态水脱离气块,有效地减小了雨区的稳定性,使得修正后的湿Ri公式可能更适合于诊断雨区的不稳定.

再析建部贤弘“缀术”之本质——兼论《缀术算经》的数学体系

《缀术算经》(1722)是江户时代的一本重要的和算书,中日学者从不同角度分析了其中的内容,然而对于该书十二道算题中的"解题本术"所蕴涵的数学思想只有一些零星讨论,并没有展开系统研究,至于其"缀术"的本质,一般均认为是今日所谓的归纳法。事实上,其"缀术"的思想集中反映在其十二道算题的"解题本术"之中。本文通过对"解题本术"进行系统分析,认为其"缀术"的本质乃将"算法单元"连缀起来的方法。其中的"法则、术理、员数"是对数学内容的分类,"理"、"术"、"数"是解法系统的组成部分,而"据理探"和"据数探"则是缀术的基本方法,数学内容、解法系统、探索方法共同构成了《缀术算经》的数学体系。

开放式蓄热系统的热分区及流动分析

基于κ-ε模型,分析了开口空腔系统内的热分层及流动特性,构建了几何模型,并应用Simple算法模拟分析了稳态条件下的热分层流动。数值研究表明,带隔板的空腔在不同理查逊数Ri下,隔板高度和间距等几何结构的变化对热分层特性影响显著。

壁面热效应对烟囱排放污染物扩散的影响研究

采用风洞实验验证的数值模型,研究建筑壁面热效应及风向角α(α=0°、45°)对孤立建筑物烟囱排放污染物扩散的影响。研究采用理查德数(Ri)表示热浮升力与惯性力的相互作用的强弱。结果表明,当Ri较小(0<Ri≤0.11)时,惯性力占主导,近地面污染严重;当Ri>0.11,壁面热浮升力作用增强,α=0°时污染物整体向上抬升,而α=45°时,污染物向背风面右侧旋涡对流扩散,且人行呼吸高度平面最大浓度值也由中心面向该侧靠近。

理想条件下建筑屋顶热效应对污染物扩散特性的影响

基于realizable K-ε湍流模型,采用CFD模拟研究了背风建筑屋顶不同强度热效应产生的自然对流作用对建筑周围流场、温度场及屋顶烟囱排放污染物扩散的影响。研究中采用理查德森数Ri(0~1.15)表示背风建筑屋顶受太阳辐射产生的热浮升力与来流惯性力的相互作用强弱,并通过风洞试验对构建的数值模型进行了验证。结果表明:数值模型计算结果在湍流施密特数Sc_t=0.1时与风洞试验实测结果吻合最好;当Ri<0.78时,随Ri增大,迎风建筑A的背风区流动结构变化显著,街道峡谷背风面及行人呼吸高度面污染物浓度显著降低,降幅分别可达58%和70%;Ri≥0.78时,热浮升力占据主导,迎风建筑背风区流动结构及污染物的分布基本不再发生变化,而且由于热浮升力明显的抬升作用,使得街道峡谷内污染物浓度水平较低。