对流边界层夹卷通量参数化的室内模拟研究

大气对流边界层室内模拟是大气边界层研究的一种常用手段。利用室内对流水槽(150cm×150cm×60cm)模拟了大气对流边界层,以实验获取的平均温度廓线数据和光斑图像为基础对夹卷通量进行了参数化研究。通过分析由光斑图像得到的折射率结构常数廓线获取边界层的结构,然后通过平均温度廓线计算下垫面和混合层顶的热通量。从而计算夹卷通量参数化结果,并以此对理想模型下的边界层发展进行了计算,其结果与水槽模拟的情况较一致。     

室内模拟稳定边界层和对流边界层的初步研究

介绍了一套自行研制的室内模拟湍流系统.通过加热以及制冷手段控制水槽的顶部和底部温度,模拟暖空气均匀越过冷空气表面条件下的稳定边界层(SBL)温度场结构特征,以及平坦下垫面均匀加热条件下的对流边界层(CBL)温度场结构特征,并测量两种情况下的平均温度和热通量垂直廓线,分析对流混合层发展的演变过程.结果表明,模拟SBL和CBL的温度场结构与大气边界层的温度场结构观测结果符合较好.     

非均匀下垫面对流边界层热通量特征的物理模拟研究

利用对流水槽,通过在底面设置马赛克状隔热覆盖物,模拟热力非均匀下垫面对流边界层的发生发展.在对流边界层发展的同时,利用温度廓线测量仪器分别测量不同下垫面的温度廓线,获取不同时刻温度场的数据,由此计算了热通量廓线.结果表明,非均匀下垫面对流边界层的归一化热通量随高度表现出非线性特征,即具有上凸和下凹的特征.上凸和下凹特征随时间出现振荡,这明显不同于均匀下垫面的情形.从热通量等值线图上可以看出,总体平均的热通量廓线振荡较小,局地热通量廓线振荡较大,而且下垫面未覆盖区域的热通量廓线比覆盖区域振荡的频率更高、振幅更大.这表明,非均匀下垫面条件下的对流边界层和均匀下垫面条件下的对流边界层的湍流结构有很大的不同.热力非均匀下垫面湍流特征呈现出一些均匀下垫面所没有的物理特性.在均匀下垫面得到的边界层的参数化规律不能简单地用于热力非均匀下垫面的对流边界层发展过程.水槽模拟的结果可以为数值模拟和野外观测提供有益的参考.     

夹卷层大尺度相干结构运动特征的室内模拟研究

大尺度相干结构是大气边界层中一种重要的物理现象。本文利用室内水槽模拟方法模拟对流边界层的发生发展,利用实验获取的光斑图像对夹卷层大尺度结构进行了研究。通过分析实验采集的光斑图样中大尺度相干结构的闪烁特性,发现其对应于光斑中长而亮的条纹,而在闪烁指数廓线中对应于峰。根据大尺度结构的这种闪烁特征,本文提出了一种空间相关方法计算其垂直平均速度,并对大尺度结构的运动特征进行了分析,结果表明,边界层顶部热泡以缓慢运动为主,其驱动了边界层顶部的发展。     

基于参数化模型的多维度非线性景观设计方法

多维度非线性景观设计存在差异度大的问题,故提出基于参数化模型的多维度非线性景观设计方法。首先,进行多维度非线性景观图像采样,采用虚拟场景空间视觉规划方法进行多维度非线性景观设计的参数模拟,采用分块检测方法进行多维度非线性景观图像区域重构。结合RGB特征分解方法,进行多维度非线性景观设计的参数矢量化特征提取,提取多维度非线性景观视景的参数化模型。基于参数化模型方法实现了多维度非线性景观设计,提高了多维度非线性景观设计的量化分析能力。仿真结果表明,采用所提方法进行多维度非线性景观设计的视觉特征表达能力较好,提高了景观设计的效果。     

基于WLAN的室内定位技术研究

文章以WLAN室内定位系统为研究对象,采用理论结合实际的方法,从数据库中获得RSSI序列,将之与指纹库的信息进行比对,最终获得了定位终端的位置,同时总结了定位系统的缺陷以及未来的发展方向。     

典型线面目标合成孔径雷达参数化成像

在复杂场景(特别是城区场景)合成孔径雷达(SAR)遥感成像中,存在大量线、面目标,如城区中的道路和建筑物边缘等目标,这些线面目标微波散射信号方向性强。传统SAR从单一视角获取场景的散射信息,且传统成像算法均基于点目标模型,使得传统SAR图像中线面目标主要特征表现为一系列的强散射点,而非线散射特征和面散射特征,最终造成SAR图像中目标不连续,SAR图像解译困难。因此,该文通过建立典型线段、三角面元目标的参数化回波模型,对线面目标SAR成像机理进行了深入细致的研究;并基于提出的参数化模型对线面目标进行参数化成像,即首先基于贝叶斯理论和所提的参数化模型对典型的线面目标进行分类判决,随后采用再成像的方式获得有效表征线、面目标散射特征的SAR图像,为线、面目标SAR图像解译提供有效支撑。最后,数值仿真实验成功验证了所提算法的有效性和正确性。      

基于Simulink的参数化SPWM仿真模型构建

本文基于Matlab软件的Simulink仿真平台构建了参数化的SPWM调制仿真实验模型,并通过模型参数化封装技术实现了一个模型在不同调制采样方法之间的快速切换。该模型大大方便了实验课堂上仿真学习过程,使得学习者可以直观的通过比较不同调制方法的差异来加深对课堂所学知识的理解。该模型在课程教学实践中取得了良好的效果。     

水平降尺度方法对WRF风电场参数化方案风速模拟精度提升的研究

为了研究水平降尺度方法对于与中尺度天气预报模型WRF相耦合的风电场参数化模型模拟风电场内部风速的提升效果,以我国某大型海上风电场为研究对象,分别采用不同的水平分辨率进行48 h模拟实验,并利用单台风机的SCADA观测数据对水平降尺度方法降低模拟误差的效果进行验证分析。研究结果表明：水平降尺度方法对于风电场内部风速模拟准确度具有良好的提升效果,且在下风向风机处的效果更为明显,但在风电场上风向第一排风机处的效果可忽略;在风电场下风向最后一排风机处,水平分辨率由12 km降尺度至1 km可使风速模拟误差减小20%以上。另外,相比于位于风电场两侧边缘的风机,水平降尺度方法对于位于中间的风机风速模拟精度提升效果更好。该实验成果可为将WRF+WFP模型应用于实际风电场的功率预测提供理论基础。     

基于参数拟合的室内多用户定位算法

基于室内无线接收信号强度,提出了一种用于未知发射功率情况下的室内无线多用户定位算法.该方法根据差分距离一损耗模型,由已知距离下的差分接收功率值拟合得到模型参数,并用最大似然法估计用户位置.模拟及实验结果表明:该方法可以获得较为精确的室内用户位置估计.     

热力非均匀下垫面对流边界层流场结构特征研究

利用对流水槽成功模拟热力非均匀下垫面对流边界层的发生发展.仿照数值模拟中常用的马赛克方法在对流水槽的底部铺了一些导热率缓慢的材料(橡胶薄板),使下垫面的加热存在差异,进而产生非均匀加热.利用温度廓线和准直光系统共同决定边界层顶部的位置和对流速度尺度.采用PTV测量技术获得高精度的二维流场,看到流场具有复杂的空间结构和尺度特征.相对于均匀下垫面来说,底部的非均匀加热使得混合层湍流的组织性得到加强,具有稳定的环流结构.非均匀下垫面对流边界层的方差随高度的变化曲线与均匀下垫面的特征明显不同.为了分析非均匀下垫面对流边界层的环流特征和水平输送对湍流变化的贡献,计算了湍流动能的湍流输送.计算结果表明,加热开始不久,由于不同下垫面的的温差较大,水平输送也较大;而当一段时间后,温差变小,水平输送也变小了.由此可以看出非均匀下垫面对流边界层的水平输送依赖于下垫面的非均匀强度.     

Mie散射激光雷达研究成都地区大气边界层特性

基于Mie散射激光雷达,对成都地区大气边界层结构随时间的变化特性进行了研究.利用Mie散射激光雷达测量大气回波信号,由改进的Klett算法反演获得大气后向散射系数,应用误差函数拟合法并参照位温廊线获得并分析了成都地区大气边界层高度以及卷夹层厚度等特性.     

珠海2009年夏季激光雷达探测大气边界层高度数据处理

2009年6月20日~7月20日,中国海洋大学利用研制的可移式多普勒激光雷达系统在珠海市国家气候观象台（N22º 4’54”,E113º 12’50”）进行了为期一月的大气观测实验。报道了可移式多普勒激光雷达系统及观测实验,介绍了大气边界层高度检测原理及应用。利用一阶导数方法,对该系统实测数据进行了大气边界层高度检测和分析,讨论了有云存在时如何同时检测云高和大气边界层高度问题。实验结果表明,该区域和时间周期内的大气边界层高度范围在0.3~1.2km之间,平均高度为0.66km。     

利用风廓线雷达资料对北京地区边界层日变化特征的分析研究

利用2015年全年AQI和风廓线雷达资料,对北京地区严重污染天气条件下的边界层日变化特征进行分析。结论表明：（1）严重污染天气水平风速很小,尤其在近地面风速接近0 m/s,全天垂直风速分布平均,各层过渡平缓,边界层非常稳定,几乎没有起伏。（2）高浓度污染物的存在阻挡了太阳辐射对地面的传输,同时地表的长波辐射也难以向上扩散,积累到一定程度才会向上发展。缺少热动力使得边界层更加稳定,不利于污染物扩散,形成稳定边界层利于污染天气维持。这一过程形成了污染物与稳定边界层互相促进的恶性循环。（3）风场的动力作用不足,热力湍流起主导作用,湍流强度相比晴空天气要小很多。     

LED灯具散热建模仿真关键问题研究

有限元流体热分析软件(CFD)常被用于对LED灯具散热进行建模仿真,与散热相关的参数分析、计算与设置等问题是影响仿真精度的关键因素。综合研究了边界条件设置、热阻计算、热量载荷分析和散热器等仿真建模的关键问题,并与实验室温度测量相结合来验证仿真方法的准确性。结果表明,该方法对室内照明LED灯具能进行较为准确的散热分析,仿真温度误差在4℃左右,仿真结果对LED灯具开发设计具有重要参考价值。     

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。