Ti-6Al-4V合金温变形性能研究

目的为了解决螺纹滚压加工缺陷问题,对Ti-6Al-4V合金进行温热环境变形研究,以期获得合适的温加工温度。方法通过Gleeble-3500型热模拟试验机进行了温拉伸和温剪切试验,应变速率为0.05~1 s^(−1),变形温度为100~600℃。分析了变形温度和应变速率对拉伸性能、剪切性能和延伸率的影响。研究了不同变形温度下Ti-6Al-4V合金微观组织演变情况。结果拉伸试样的流变应力随变形温度的升高而不断下降,且更快达到峰值应力。随应变速率的增加,流变应力上升。在温拉伸过程中,晶粒会发生转向以及拉长,且有再结晶现象出现。在300℃变形时组织中α相变形程度较为均匀。随变形温度的升高,合金组织中α相晶粒尺寸降低,晶粒的拉长变形程度增大。延伸率随着变形温度的升高整体呈现上升趋势,在300℃左右时存在一个区域塑性区。应变速率越高,试样的延伸率越低。试样的剪切强度随变形温度的升高而下降。剪切强度随应变速率的升高而逐渐提高。结论在300℃时组织中α相变形程度均匀,且塑性略高,为了避免较高变形温度时剪切强度过低材料出现粘连的情况,选择该温度为温滚压加工合适温度。

凉山州区域性暖区暴雨特征及环流分型研究

选取2013—2022年4—10月凉山州降水数据,结合常规地面观测、高空观测和NCEP再分析资料,制定了凉山州区域性暖区暴雨的统计标准,并对筛选出的42例区域性暖区暴雨进行统计分析和天气学诊断。结果表明:根据天气形势和主要影响系统,凉山州区域性暖区暴雨可分为西南低涡型、冷切变型、暖切变型、西南风型、东南风型5类,其中西南低涡型最多,东南风型最少。各类区域性暖区暴雨都具有短时强降水特征,强降水均出现在傍晚到夜间,白天降水强度减弱。西南低涡型常出现在低涡中心或外围东南侧,降水成片集中,易出现小时雨量≥50 mm的极端强降水。冷切变型常出现在冷切变线东南侧。暖切变型常出现在暖切变线东北侧。西南风型降水成片集中且范围广,多出现在低层一致的西南气流带中,在风速辐合区及脉动区尤为常见。东南风型降水较分散,易出现在山脉迎风坡。东南风型的水汽主要来源于南海和热带西太平洋,其余4类的水汽主要来源于孟加拉湾。5类区域性暖区暴雨均发生在高能高湿的不稳定层结中,配合有较强的垂直上升运动。西南风型、西南低涡型及东南风型的各物理量平均值均优于冷切变型和暖切变型,以西南风型各物理量整体配置更优。

2000年7月西南涡暴雨过程的分析和数值模拟

对2000年7月1～8日西南涡暴雨过程进行了大尺度分析,并利用中尺度暴雨模式MRM1对这次过程进行了数值模拟,结果表明,这次西南涡暴雨过程分为两个阶段,分别对应着两次冷空气南下。暖切变线的南北摆动是发生大暴雨的一个重要原因,而西南急流核的向北传播导致雨区向北传播。模式成功地模拟出了中-α尺度的低涡、切变线,沿暖切变线的强烈倾斜上升气流、中尺度正涡度以及水汽通量散度辐合柱状结构,这些对暴雨的发生提供了动力和水汽条件;而沿低空急流轴的狭长暖湿舌,其北部的干冷区构成的南北向能量锋区,以及较强的中低空不稳定层结是这次暴雨持续发生的重要条件。

山东省三次暖切变线极强降水的对比分析

应用加密观测、常规观测、卫星云图和雷达探测的资料及NCEO/NCAR(1°×1°)再分析资料,对由东省三次极强降水天气进行了诊断和对比分析。结果表明,,低层暖式切变线和500 hPa西风槽是三次强降水的主要影响系统。强降水前低层大气高温、高湿、对流不稳定同,有较高的对流不稳定能量。低层暖式切变线辐合和暖湿平流产生的上升运动与地面辐合线附近产生的上升运动相叠加,触发对流不稳定能量释放,产生强对流,造成强降水。较强的风垂直切变使得对流有组织地发展。强降水期间,中高层弱的干冷空气侵入,使得对流不稳定加强,中高层具有高位涡的干冷空气入侵诱发低层中尺度涡旋发展,辐合上升运动加强。低层暖湿气流螺旋式辐合上升与中高层入侵的干冷空气相遇,水汽凝结率增大,降水强度增强。中高层干冷空气侵入的时段与极强降水的时段相对应。有利的地形对局地短时极强降水有重要作用。低层暖式切变线和500 hPa低槽的位置、强弱不同,中高冷空气的强度和入侵路径不同,对流云团的发生发展、内部结构和移动方向不同,造成强降水的地理位置和强度不同。

“973”加密观测期间合肥地区不同类型暴雨的特征分析

利用"973"加密观测期间的地面、探空资料和双多普勒雷达同步观测等非常规资料全面分析了2002年合肥地区出现的两场不同类型暴雨过程的环流背景、物理量垂直分布结构和多普勒雷达回波强度和速度特征。结果表明:冷式切变和暖式切变两种不同类型暴雨首先在物理量垂直分布结构十分相似,低层辐合、高层辐散,低层正涡度、高层负涡度,水汽水平辐合的最大值在850hPa,只是在上下层配置和强度上有所差异,特别水汽通量散度场表现突出,暖式切变更有利于水汽辐合。另外多普勒雷达径向速度特征存在一定的差异,多普勒雷达VWP产品能实时监测暴雨过程中风的垂直切变,有助于提高单站暴雨的预报水平。

长江中下游地区暖区暴雨特征分析

利用2007到2013年5-9月间常规和非常规资料以及6 h一次的NCEP 1°×1°再分析资料,将长江中下游地区暖区暴雨按天气形势划分为冷锋前暖区暴雨、暖切变暖区暴雨以及副热带高压边缘暖区暴雨三种类型。统计表明暖区暴雨一般发生在距离切变线（锋线）100~300 km的暖区内。主要结论包括：（1）冷锋型降水强度偏弱且分布均匀,集中在5、6月;暖切变型发生次数最多且强度大,主要发生在6、7月长江中下游地区的偏南部;副热带高压边缘型发生次数最少但强度较大,发生在7、8月。暖区暴雨的发生次数及强度在大别山、皖南山区较为集中。（2）暖区暴雨中短时强降水贡献大。（3）冷锋背景下的暖区暴雨一般产生在锋前低压槽中,暴雨落区与高低空急流耦合有紧密联系;暖切变型以低层暖切变线为主要天气背景,地面常有弱静止锋,暖区对流活动与中尺度急流结构、地形强迫等因素存在较高的相关性;副热带高压边缘暖区暴雨与局地的水汽积累和对流不稳定条件的发展有密切关系。据此建立三类暖区暴雨的概念模型。

钛合金锥形件温热剪旋热力耦合有限元模拟

成形过程中的温度场变化对钛合金锥形件温热剪旋成功与否,以及产品的精度影响很大.在数值模拟时叠加符合实际的热源边界条件显得非常重要.针对TC4钛合金锥形件建立了三维热力耦合有限元模型,在有限元模拟过程中叠加了火焰加热边界条件.计算了成形过程中工件和芯轴上温度场的分布情况.所建立的有限元模型更加符合实际工况,模拟结果更加真实可靠.

长江中游暖切变型暴雨的分析研究

利用中国暴雨试验（CHeRES）期间的外场试验加密观测资料和1°×1°的NCEP（National Centerfor Environmental Prediction）再分析资料对2002年6月18～19日长江中游的一次暖切变型强降水过程进行了诊断分析，该暖切变及其环境条件很有特色。结果表明：这次长江流域暖切变线是一个较为浅薄的系统，尽管系统并不深厚，但它具有明显的突发性和局地性，且引发了该地区的强降水；卫星TBB（Black Body Tempera—ture）资料和多普勒雷达资料揭示，沿暖切变上形成的多个口中尺度对流系统是这次暴雨的直接制造者；该暖切变线和高空急流在长江流域产生的低空辐合与高空辐散配置，为暴雨的产生提供了非常有利的大尺度环境；此外，低空急流在本次过程中也有重要的影响，不但给暴雨区输送了足够的水汽，使暖空气明显向北推进，还对不稳定能量的增强和维持起了重要的作用；不稳定能量的释放对中尺度对流系统的发展亦有重要贡献。在研究工作的基础上提出了该暖切变暴雨的概念模型。最后，对暖切变暴雨类型的多样性做了讨论。

TC4钛合金锥形件温热剪旋实验研究

薄壁钛合金锥形件广泛应用于航空航天及军事工业部门,现有的加工方法已无法满足高精度零件的要求,火焰加热温热强旋成为大型钛合金锥形件成形的重要加工方法。本文对TC4钛合金锥形件温热剪旋工艺进行了实验研究,给出TC4钛合金不同工艺条件下的成形情况,分析了缺陷产生的原因。确定了可行的TC4钛合金锥形件温热剪旋工艺,为采用温热剪旋工艺进行钛合金锥形件的批量生产奠定基础。

2009年“8·17”鲁南低涡暖式切变线极强降水分析

利用各种观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2009年8月17—18日鲁南极强降水进行多尺度分析。结果表明:强降水由500 hPa西风槽、850 hPa暖式切变线和地面倒槽共同影响产生。强降水发生前,中低层湿层深厚且有弱的水汽辐合,大气对流不稳定,并有较高对流不稳定能量。低层暖式切变线辐合、暖平流以及中高层正涡度平流、侧向辐合和倾斜涡度发展,使垂直涡度增大、上升运动发展;低层东南气流与高空槽配合产生次级环流,其上升支使上升运动增强,触发对流不稳定能量释放并产生强对流,造成强降水。强降水期间,中高层弱冷空气侵入使对流加强和降水强度加大。中尺度对流云团产生在地面低压倒槽东部和中尺度辐合线附近,地面加热和冷却不均匀导致低压倒槽中小尺度温度梯度加大,极端强降水中心出现在小尺度温度梯度区。强降水由长条形中尺度对流系统及其北端发展的圆形中尺度对流云团产生;中尺度对流系统(云团)自西向东缓慢移动,在回波强度图上表现为气旋性向北汇合的带状强回波。

广西地区一次强冰雹过程形成机制分析

利用NCEP再分析资料、MM5数值模拟资料和多普勒雷达产品，对广西北部2006年4月9～10日的一次强冰雹过程进行动力诊断分析。结果表明，强对流过程发生前期存在的暖干盖，为对流有效位能CAPE的积蓄提供了有利条件。中低层风切变的增加，促进了高低层能量的交换，揭开暖干盖，触发了强对流的爆发。高层位涡的向下输送，引起了低层涡度的变化，形成了低层辐合高层辐散，使得强对流过程得以维持和发展。强对流风暴强中心位于500hPa以上，低层存在弱回波区，风暴中心的上升从低层到高层发生倾斜，并且沿顺时针方向旋转。

2012年宁夏“7·29”大暴雨过程的数值模拟研究!

利用常规观测资料、雷达回波资料、TBB卫星资料,WRF模式模拟输出的高时空分辨率结果对发生在2012年7月29-30日("7·29")宁夏北部地区的一次大暴雨过程的维持和演变进行详细分析。主要结论如下:(1)此次大暴雨过程与200 h Pa高空急流、500 h Pa短波槽及700 h Pa切变线发展和变化密切相关。(2)模式结果显示700 h Pa低涡及暖式切变线、低空急流形成是大暴雨形成的主要原因之一;低空急流从29日22:00形成,维持近7 h。(3)分析发现高层辐散明显早于低层的空气辐合,在低层空气辐合中心出现之后高空辐散继续加强,高空强辐散和低空强辐合导致明显的上升及700 h Pa低空急流形成和发展。(4)诊断分析显示ΔNBE的范围与1 h后强降水的落区有很好的对应关系,对流性降水阶段ΔNBE较大,不平衡特征明显,而在稳定性降水阶段大气质量场和流场之间的不平衡特征相对较小。(5)对此次暴雨的水汽输送分析表明水汽主要由偏南风低空急流输送,净水汽输送强度的变化与对流性降水阶段和稳定性降水阶段较为吻合。

暴雪过程中多普勒雷达速度产品分析

利用多普勒天气雷达提供的强度、径向速度、风廓线产品及衍生产品对2008年1月25—29日南京持续性暴雪天气回波的演变过程以及回波不同阶段风场垂直结构及其动力条件的变化进行了分析,结果表明:存在持续的低空东北气流以及风向垂直切变的风场结构是这次暴雪天气产生的主要环境特征,暖平流和中层强西南急流有利于产生持续的暴雪,低层辐合、高层辐散及较大的垂直上升运动为暴雪的产生提供了动力条件;任意高度出现西北风,可以作为强降雪将会趋于减弱的临近预报指标。

一次梅雨锋暴雨发生发展机制的诊断与模拟

采用NCEP/NCAR再分析资料、FY2E卫星资料和加密自动站资料,结合中尺度WRF模式对2013年苏皖地区的一次梅雨锋暴雨过程进行诊断与模拟。观测资料分析表明:在有利的环流背景和热动力条件下,此次暴雨发生在梅雨锋前暖区,雨带呈现"先带状后串波状"的分布特征,并随锋面南移。前期降水由地面中尺度辐合线触发,受两个相继发展的中α尺度的线状对流系统直接影响;后期降水受地面暖式切变线触发,有多个中β尺度对流系统沿切变线串状排列,并不断东移发展。模拟结果分析表明:降水过程中,大尺度非地转强迫作用也是强对流的触发机制之一。地面辐合线产生条带状的低层辐合区,从而产生条带状连续分布的上升运动,形成线状对流系统及带状降水。此外地面辐合线能够在暴雨区形成南北两个中尺度垂直次级环流,这是降水的增强机制。暖式切变线上的局部扰动在低层局部地区产生强辐合,由此沿切变线形成强上升弱下沉间隔分布的现象,局部强上升区使得对流系统于该处得到发展,并形成分散的强降水区。

淮北夏季暖式切变线暴雨特征及其预报预警

针对2000-2009年安徽省淮北地区夏季22例暖式切变线暴雨过程,利用MICAPS平台获取的多种资料、NCEP逐6h的2.5°×2.5°再分析资料和T213资料,应用天气分析、对比订正等方法,研究暖式切变线暴雨气候特征及其预报预警.基于大气环流形势分析暴雨影响系统,根据暴雨发生前后的物理量变化得出NCEP资料的物理量阈值,利用T213资料对物理量阈值进行订正,根据满足指标阈值的物理量个数分3个等级进行暴雨的可能性预警,通过预报预警系统界面实现暴雨预报的自动化实时显示,并对预报效果进行试报检验和实际检验.

1991年梅雨锋云系的中尺度分析

根据数字展宽云图和常规资料分析得到,1991年梅雨期江淮地区大 暴雨大多是由中尺度云团产生的。它主要是:低涡暖切云团和冷切(冷锋)云团。它们的大多数是中—β尺度云团,平均维持时间为5—6小时,平均最低云顶温度为-69℃左右。低涡暖切云团产生于低涡中心东侧,低空急流轴的左前方。而冷切云团产生于梅雨锋云系的尾部与西南季风交汇处。另外,分析了云团云顶温度与降水的关系,发现产生≥5mm/h 降水的云团,其中75%的云团云顶温度小于或等于-64℃。

影响山东区域切变线天气特征及大气垂直结构分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,统计分析了2001—2010年影响山东的切变线的天气气候、环流形势、降水分布的特征和各类典型切变线的空间结构。结果表明:影响山东的切变线天气系统按其热力性质可分为冷切变线和暖切变线,冷切变线按其风场结构可分为经向切变线和纬向切变线。一年当中7、8月是切变线高发期。山东雨季典型切变线的发生与副高关系密切,经、纬向切变线分别发生在副高强大呈块状、带状分布时,西风槽东移受阻,蜕变为切变线。经向(纬向、暖)切变线在空间剖面图上与向西(北)倾斜的正涡度柱配合,且切变线上正涡度最大;切变线均上有θse能量锋区配合,冷切变线位置偏向于相对暖的气团一侧,暖切变线位置位于锋区中间;切变线的上升运动区主要位于切变线上和暖气团一侧;构成切变线的相对暖气团均具有对流不稳定性;冷切变线的水汽辐合区主要位于切变线上和切变线附近的冷气团一侧,而暖切变线的水汽辐合区则主要位于切变线上。500hPa槽是切变线降水区的后边界,冷切变线降水区出现在地面静止锋后部的偏北风里,暖切变线降水落区位于地面准东西向倒槽的偏东风里;相对较大的降水出现在700hPa和850hPa切变线在地面的投影之间的区域;切变线暖气团或相对暖气团中在合适的触发条件下还可能出现分散性的短历时强降水。

北京地区一次大到暴雨天气过程分析

2010年8月21日,北京地区出现了一次明显的降水天气,过程总雨量达到大～暴雨。此次降水天气是在副高东退的过程中,西来槽、低层切变和地面倒槽共同影响所造成的。利用NCEP 1°×1°格点资料以及雷达、风廓线、自动站等探测资料,对此次降水过程的成因和发生发展做了分析,并结合当时的预报思路,对造成强降水时段预报存在偏差的原因进行了探讨。结果表明,北京地区此次大～暴雨过程是在副高边缘、高空槽前有利的环流背景下,低层切变线和低空急流共同作用产生的;此次天气过程以暖区降水为主,西南暖湿气流输送和低层偏东风是主要的水汽来源,深厚的湿层为大～暴雨天气过程的发生和维持提供了充足的水汽;东北方向的冷空气从低层渗透下来,将暖空气抬升,是强降水的主要触发条件。对于西来槽加副高天气形势造成的降水过程,在预报中要特别关注低层暖切变(西南风和东南风的切变)的发展,以便分析其所造成的强降水过程中量和时段的变化;实况天气形势的把握和常规探测资料、加密观测资料的分析应用,对于把握降水的量级和强度,判断短时天气的变化,做好预报服务具有重要意义;数值预报的释用还存在不足,如何取舍有待进一步研究。需要加强对数值预报天气形势的分析,利用天气形势来订正物理量场与降水场,以提高预报的准确率。

2010年7月海河流域一次暴雨过程成因分析

利用常规气象观测资料及NCEP再分析资料,对2010年7月18—20日海河流域暴雨过程进行了天气学诊断分析。分析结果表明:本次暴雨过程的主要影响系统是高空低涡及低空暖切变,暴雨是产生在前期大气对流不稳定区域里,暴雨期间对流层中低层的辐合及上升运动为暴雨的产生提供了动力条件,亦是本次暴雨动力场结构的主要特征,而西南暖湿气流的不断加强促使水汽在暴雨区上空汇合,源源不断的水汽输送和强烈的水汽辐合,为暴雨的形成和持续提供了充足的水汽条件。

2007年云南7次强降水过程的分析研究

应用实测气象资料,结合卫星云图与多普勒雷达图像分析,对2007年7月19日到8月2日云南少有的7次强降水过程进行综合分析,结果表明:高低空的西南急流是重要的影响系统,西南急流的维持为持续性强降水过程提供了水汽、动量和不稳定能量的快速传递,高原切变线与西南急流的有利配置,是7次持续性强降水过程必不可少的条件;持续性强降水出现在500hPa水汽通量大值区和水汽通量散度辐合区;卫星云图上切变云带和副高外围云带在云南汇合,切变云带和副高外围云带维持、加强的过程与强降水落区的时空分布对应较好。多普勒速度图上零速度线长时间维持"S"型,风随高度顺时针旋转,说明高层有持续的暖平流。高低层不同性质的气流配合,有利于强降水产生。