Zigbee技术应用于台风风速（压）实测研究

大气边界层内风特性（无论是常态风还是台风）的实测工作是风工程学科中最重要的基础研究内容之一。平均风速（压）的高度剖面、脉动风速（压）的功率谱密度函数、脉动风速的紊流积分尺度以及脉动风速（压）的纵向与横向相关性等表达式的确定都必须建立在实测的基础上。     

红外云图的台风内核风速建模的RBFNN 和PDE 方法

目前反演台风内核风场时多采用线性回归方法进行建模,针对基于线性回归法的台风内核风速拟合效果较差的缺点,提出一种基于径向基函数神经网络(RBFNN)和偏微分方程(PDE)结合的红外卫星云图有眼台风内核风速和云图灰度建模方法。首先采用基于测地活动轮廓模型的PDE提取有眼台风的眼壁,获得台风眼壁空间位置和亮度数据;然后结合台风年鉴给出的台风近中心最大风速数据基于RBFNN进行有眼台风内核风速和云图灰度建模。实验结果表明:该算法改善了台风内核风速拟合效果,算法性能优于传统的线性回归法。     

湿度对近地面大气湍流测量不确定性影响研究

采用多项式法模拟近地面大气湍流,并与实验现场基于温度脉动原理的双点法实测近地面大气湍流进行比对,一方面可以充分利用实验现场的实测温湿压等气象参数进行模拟实验,为研究工作的开展提供便利条件;另一方面可以使研究工作达到科学实际的效果。文中着重研究了在相对湿度较高的环境里实测湍流与多项式法模拟湍流之间的相关性、以及在重新拟合多项式系数后两者之间的相关性变化,从中研究了双点法测量近地面大气湍流的不确定性。分析结果表明:多项式法模拟近地面大气湍流与双点法实测湍流之间在湿度相对较高的环境里相关性较强,且能够维持较高的稳定性,但在相对湿度达到80%以上的环境里两者之间的相关性则明显降低,甚至于出现负值,由此证明双点法测量近地面大气湍流在相对湿度大(80%以上)的环境里存在较大的不确定性。     

压电风扇嵌入式冷却系统流场及换热特性研究

提出一种压电风扇嵌入式冷却系统,并对其进行了数值模拟和试验研究,分析了压电风扇诱导非定常流场流动特性及强化换热性能,研究了外部供风风速、翅间距对流场和换热性能的影响。研究表明,由于压电风扇的挤压、扰动及涡旋的作用,翅片壁面原本稳定的热边界层被破坏,流体的混合和热交换作用增强,温度梯度减小,因而翅片与空气间的热阻降低。结果表明,翅间距为18mm时,该文中压电风扇散热效果最佳。     

风电功率波动特性的分析

随着化石能源约束的日趋严苛,风能开发已然成为一种趋势。由于风的不确定性、间歇性以及风电场内各机组间尾流的影响,使得风力发电机不能像常规发电机组那样根据对电能的需求来确定发电。风电功率的随机波动被认为是对电网带来不利影响的主要因素。研究风电功率的波动特性尤为重要。本文基于某电厂的20台风电机30天内的风电功率实测数据,通过对图形及参数的研究,得到最优的概率分布模型为分布,并针对结果用拟合指标作出了检验。最后利用小波神经网络对功率做有效的预测分析。     

基于激光雷达数据的首都机场风场模拟

低空风效应是指在特定的风况条件下,机场建筑物或其他位于跑道附近的人工结构对气流 造成显著扰动的现象,该效应易引起湍流甚至是出现风切变,进而给飞机的升降过程带来困难。 采用计算流体动力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法对首都机场进行风场模拟, 并基于CFD在输入风速设置上的局限性,提出一种将高精度、高分辨率的激光雷达测风数据 导入CFD的方法,来研究这些地物对首都机场风速的影响。通过对模拟结果的分析,在风速 为11~15 m/s的西北风条件下的东跑道以及在同等风速的东南风条件下的西跑道与中间跑道均受到较大影响。     

大型面天线的瞬态风荷分析

在ANSYS环境中,首先建立了某35m口径抛物面天线的有限元模型;然后详细介绍了天线在脉动风荷作用下的动力学分析方法;最后计算分析了天线处于指平姿态下,在自重和平均风速为20m/s的脉动风载下的变形,并给出了分析结果;验证了基于ANSYS二次开发、MATLAB编程结合有限元法的分析方法的实用性。     

被动DOAS污染源遥测中MM5风场数据精度研究

车载被动DOAS污染源排放测量技术近年来被广泛应用,但是烟羽高度风场数据的获取一直是个难题.开展了不同大气稳定度条件下三种风场数据的对比分析,根据Pasquill-Turner稳定度分类法,用近地面不同来源的风场实测数据考察了中尺度大气模式MM5的模拟风场数据的准确性.研究结果表明,当大气稳定度被判别为弱不稳定(C类),MM5模式输出的风速数据与地面气象站实测的风速、风廓线雷达的风速数据变化趋势一致,误差较小,但风向误差偏大,在大气稳定度判别为中性(D类)时,MM5模式输出的近地面(10 m,150m)风速数据与地面气象站实测数据、风廓线雷达的观测数据的变化趋势一致(相关度＞0.6),误差较小,盛行风向一致.因此,提出在大气稳定度在中性级别时,用MM5模式为车载被动DOAS污染源监测提供风场条件,以弥补气象实测条件受限等情况带来的数据不足.     

基于GNSS-R的海面风速探测技术研究

该文利用数值仿真手段分析了全球导航卫星系统海面反射(GNSS-R)信号的时延相关功率曲线特征,讨论了风速、风向、GNSS卫星高度角、接收机平台高度和速度等因素对海面散射信号相关功率的影响,给出了GNSS-R海面风速的反演方法和技术流程,并进行了试验验证。结果表明,在中低风速条件(<20 m/s)下,GNSS-R测量的海面风速与实测风速的基本一致,说明 GNSS-R 探测海面风速的可行性以及该文给出的海面风速反演方法的正确性。当风速超过20 m/s时,由于受海浪谱模型的限制,其反演的结果明显低于实测风速。最后,根据试验结果,初步给出了GNSS-R测量海面风速的修正模型。     

风场环境下运输机超低空空投安全性研究

基于矢量法推导了三维空间风场扰动下,超低空空投货台舱内移动飞行过程中六自由度动力学方程。考虑风速沿机身和翼展方向非均匀分布引起的附加气动力作用,提出了基于四点模型的风梯度建模与解算方法。通过动力学方程、气动导数构型,分析了货台运动和扰动风对空投载机品质特性的影响机理。仿真研究了紊流和侧风扰动下空投过程载机安全性和操纵性,结果表明:强紊流场会使载机载荷因数正负交替地振荡,干扰驾驶员操纵;强侧风环境下,载机可能因大幅滚转而使翼尖触地。     

地基望远镜风载数值分析

风载是影响地基望远镜性能的主要因素之一,为了研究风载荷的作用以及对望远镜性能的影响程度,首先建立了望远镜、圆顶和流场的几何模型。然后利用CFD(Computational Fluid Dynamics)分析了在外界风速为10 m/s 的情况下,3 种不同高角(30、60、120)流场中截面空气速度、压力、湍流动能以及主镜面的静压力的瞬态分布,最后通过有限元方法获得了主镜去除刚体位移后的面形。仿真结果表明,望远镜以不同高角观测时主镜面静压力功率谱密度与Gemini 望远镜的实测结果接近,真实模拟了风载荷的作用。由风载引起的镜面变形RMS 值分别为3.74E-1 nm,2.5E-2 nm,1.71E-1 nm,满足面形精度要求。     

基于镜面散射的雷达探测浅海水下地形研究

海面镜面散射建模及其应用方法是小入射角时雷达海洋遥感的关键问题.深入研究了基于格拉母一卡利尔(Gram-Charlier)分布的海面镜面散射建模方法,分析了其极化特性,将风速统一以海面上10 m高度为基准.通过与实测数据的比较,证明了其正确性和优越性.提出了采用Wu J方法估计海面均方斜率可改进其在中低风速时的性能,指...     

基于双通道恒温风洞的温度脉动仪检测系统

介绍了双通道恒温风洞检测系统的设计和性能。该系统的双通道恒温风洞有温度、风速稳定,可控温差可调等优点,通过实验检验了风洞的性能,风洞内部定点温度脉动标准差(最大处0.025℃)比室内脉动(0.059℃)小,风洞内横向温度场不完全一致,有一定的温度分布,冷热风洞标准差分别为0.044℃、0.103℃。双通道恒温风洞检测系统主要是用于对QHTP-2温度脉动仪进行各种实验操作的平台,通过风洞系统实验验证了热源照射对温度脉动仪的测量会产生辐射增温的影响,在实验条件下的增温大小为0.365℃。     

风载荷对雷达天线座的影响与评估

风载荷是机载雷达舱外设备和地面雷达露天设备的主要设计载荷,是设计方案的源头。文中分析了风载荷对雷达天线座的影响,探讨风荷系数确定、设计风速选取及电机驱动力估算的经验和方法。同时,结合某机载雷达研制实例,通过静态风洞试验获取各项风荷系数,并将风力矩计算结果与动态风洞实测数据进行对比分析,给出风力矩计算的建议。希望帮助雷达结构设计师加深对风载荷的认识,更全面、客观地评估风载荷对天线座设计的影响。     

半导体DH条形激光器的瞬态稳定性与稳态稳定性的关系

从实验上研究了GaAs-Al_xGa_(1-x)AsDH条形激光器的稳态束腰、束宽和激光功率随电流变化的规律与瞬态自脉动的关系。随着稳态注入电流的变化,激光器的垂直束腰位置都在镜面上,其束宽不变;不管水平束腰位置是否有变化,水平束腰宽有明显变化时,其瞬态往往出现自脉动,而出现自脉动的电流范围往往在光功率特性的A、B扭折之间。     

基于FY-2E卫星CIBLE定标结果的台风客观定强效果评估

利用自主研发的风云二号(FY-2)基于月球辐射校正的内黑体定标(CIBLE,Calibration of Inner Blackbody Corrected by Lunar Emission)方法,采用台风Dvorak卫星客观定强技术,分别选用2012年夏季定标平稳变化期、秋季星蚀期的强台风、超强台风过程,进行了FY-2E红外波段的CIBLE定标结果、交叉定标(GSICS,Global Space-based Inter-Calibration System)结果、日本MTSAT定标结果的台风客观定强分析.结果表明,CIBLE方法能够正确反映FY-2E在轨定标斜率的日变化和年变化,确保了FY-2E/CIBLE与MTSAT定标结果估算的各级别台风强度稳定一致.特别在FY-2E秋季星蚀期,明显提高了台风夜间定强的准确率,与GSICS定标相比,台风中心最大风速误差减小了14 m/s,极大促进了台风强度监测预报水平的提升.     

国内外卫星遥感监测台风的结果分析与对比研究

基于多源卫星资料特别是微波定量化产品开展综合分析,是卫星遥感台风监测技术未来发展的必然趋势。更客观的综合定强技术有助于在总体上提高台风强度的预报水平。以2013年第23号强台风“菲特”为例,采用台风最佳路径结果对国内外常见的几家热带气旋预报机构(中央气象台、上海气象局、日本气象厅、美国关岛、美国国家海洋和大气局(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA) 、美国国家环境卫星数据和信息服务中心(National Environmental Satellite Data and Information Service, NESDIS)和美国热带气旋中心(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies, CIMSS))的定位、定强结果及导致结果差异的可能原因进行了详细的对比分析。结果表明,各家机构的路径监测结果较一致,白天的结果比夜间更可靠。中央气象台、上海气象局、美国关岛和美国NOAA区域中尺度气象局(Regional and Mesoscale Meteorology Branch, RAMMB)四家机构的风速预报结果最接近。中央气象台的预报误差最小,精度最高; 其次是上海气象局、美国关岛和RAMMB; 美国CIMSS发布的结果最不稳定,日本气象厅发布的结果的误差整体偏低。分析结果对台风一线的业务值班人员具有较好的借鉴意义。     

深度神经网络在风电功率预测中的应用研究

风电功率预测对于电网建设具有重要意义。文中提出一种基于深度神经网络的风电功率预测方法,该方法充分考虑了影响风电功率的若干因素,如风速、风向、空气密度和季节,通过深度神经网络训练、学习给出最佳的功率预测值。通过深度神经网络学习的特征能够更为有效地反映实际情况,因此提高了风电功率预测的稳健性。基于内蒙古某风电厂的实测数据进行了验证实验,结果表明了提出方法的有效性。     

表面张力对空泡脉动特性影响的实验研究

采用光偏转(OBD)测试系统对不同表面张力液体中激光空泡脉动特性进行了实验研究,探测了不同表面张力液体中空泡前2次脉动的全过程,分析了液体表面张力变化对空泡脉动特性的影响。结果表明:表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的收缩,缩短了空泡脉动周期;表面张力越大,空泡对应的最大泡半径越小而收缩所能达到的最小泡半径亦越小;表面张力加强了空泡泡能的损失。     

三通道瑞利散射测风激光雷达风速反演算法

为了获得更为准确的大气风速廓线,使用国内首台基于三通道Fabry-Perot标准具的瑞利散射测风激光雷达进行风场测量,提出了根据实测数据及时调整标准具位置的激光频率反演方法。此方法有效减小了激光频率漂移和抖动造成的反演误差,同时对传统风速算法进行了改进。利用非线性迭代算法处理数据,通过对两种算法处理结果的比较,发现迭代算法具有更高的反演精度。使用非线性迭代算法对三通道瑞利散射多普勒测风激光雷达风场测量数据进行处理,得到了10km～40km的大气风速廓线。结果表明,此种风速反演算法切实可行,并提高了反演精度。