基于最大熵原理的泄洪雾化雨滴谱研究

水电站在泄洪期间,会在下游空间形成大量的粒径大小各异的运动水滴,就构成了泄洪雾化液滴粒径的分布问题。目前泄洪雾化液滴粒径分布采用Gamma函数来描述,属于经验函数的方法,缺乏实际的物理意义。本文将最大熵原理应用于水电站泄洪雾化液滴粒径分布研究中,对挑流泄洪产生的液滴粒径分布进行了研究。研究结果表明：（1） Gamma分布计算的雾化液滴滴谱分布结果存在削峰特征,滴谱分布的众值直径（数量概率密度最大对应的直径）偏向于小粒径方向,且计算的峰值比实验值偏低。（2）仅通过质量守恒为约束推导的最大熵MEM分布的计算的滴谱分布的众值直径明显偏向于大粒径方向,且计算的峰值比实验值偏高。（3）本文构建的MEP分布模型计算的结果与Gamma函数和MEM分布计算结果相比较,均方根误差最低,决定系数最高,更加符合实测数据的变化趋势。     

三维挑流水舌及其碰撞的LBM数值模拟研究

为了研究挑流水舌空中掺气破碎以及水舌碰撞形成的复杂两相流运动,采用格子玻尔兹曼方法对泄洪过程中的挑流水舌以及两股水舌的碰撞进行数值模拟研究.研究表明:(1)格子Boltzmann方法能够对挑流掺气水舌进行数值模拟,得到掺气水舌的运动界面以及水舌风的空间分布.水舌内缘挑距、外缘挑距以及横向宽度与文献中实测数据对比误差分别...     

泄洪雾化对天气环境影响的松弛同化方法研究

为实现在综合考虑地形和环境背景场条件下,模拟泄洪期间局地区域天气环境的变化情况,以数值天气预报系统为基础,建立了泄洪雾化对天气环境影响的松弛同化方法。结合大岗山水电站一次降雨过程和实际观测资料,拟定了泄洪雾化同化数据分类设置的参考值范围。运用泄洪雾化对天气环境影响的松弛同化方法,对大岗山水电站泄洪期间的天气环境变量进行了同化计算。由于大岗山水电站仅有2015年9月14日15∶30—16∶40泄洪数据,选取2015年9月14日16∶00时刻模拟数据分析得到,在考虑风向变化的条件下,风速变化值为8.76 m/s,纵向影响范围约2.1 km;温度降低了3.32℃,纵向影响范围约2 km;相对湿度升高了8.71%,纵向影响范围约2.8 km。模拟结果表明,风速受水舌风影响风向改变、风速升高,温度受泄洪雾化降雨影响降低,相对湿度受雨雾蒸发影响升高。同化模拟的结果均向观测数据趋近,模拟结果符合实际的观测情况。     

复杂地形区域风场物理过程参数化方案敏感性分析

在地形比较复杂的山地地区,WRF中尺度气象模式对风电场风资源评估和预测的准确性受物理过程参数化方案选取的影响。研究边界层参数化选取了YSU、MYJ和ACM2方案;陆面过程参数化方案选取了Noah、RUC和Pleim-Xiu方案,对湖南省湘西自治州某风电场区域,采用1 km×1 km水平分辨率进行数值模拟研究,分析9种不同试验方案对模拟结果的影响,结合实测的数据对物理过程参数化方案进行敏感性分析。研究表明:对于区域的风速模拟计算,在测风年(2006年9月1日—2007年8月31日)春季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;夏季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程;秋季的最优物理过程方案为MYJ边界条件和Pleim-Xiu陆面过程;冬季的最优物理过程方案为YSU边界条件和RUC陆面过程。研究成果为复杂地形区域风场的应用提供参考。     

复杂地形区域近地层风场的WRF模拟研究

风能资源评估是风能开发利用的关键环节之一,它是制定风能规划、风电场选址和风电功率预测的重要基础。本文采用WRF中尺度大气模式对湖南省湘西自治州某风电场区域进行高分辨率数值模拟,模拟时间为2011年5月19日8∶00—5月24日8∶00,采用4层嵌套结构,最内层水平分辨率为1 km×1 km,并将模拟结果中的小时平均风速(10 m、50 m、70 m)、温度和压强与实测数据进行对比分析。研究结果表明,应用WRF模式对复杂地形区域进行值模拟,不但可以对风速、温度和压强进行较好地模拟,还能刻画出复杂地形局地风场特性。为风能资源评估提供了一种可行的评估手段。     

挑流泄洪雾化的水滴联合信息熵数学模型

当挑流水舌高速冲击下游水面时，在下游空间会形成大量的运动水滴，如何确定这些水滴粒径的分布已成为一个重要的科学问题。气象上各类降雨滴谱常用Gamma分布来拟合，在泄洪雾化水滴粒径分布的建模中，也多采用Gamma分布来模拟其滴谱分布，但是这种方法缺乏物理意义，而且计算的精度不高。为克服Gamma分布的不足，基于最大熵增方法，提出了一种在非平衡开放体系下的水滴宏观和微观的联合信息熵分布模型，并建立误差函数的方法对模型参数进行求解。计算结果表明，本文构建的联合分布模型的计算结果与实验数据吻合最好，在不同工况下，联合模型计算结果比Gamma、传统最大熵分布计算的结果决定系数分别高3.5%、25.3%，均方根误差分别低72.4%、79%。在不同的工况下，液滴平均直径之间存在等成正比关系，为泄洪雾化粒径分布的预测提供了理论基础。