风廓线雷达对一次强降水过程的探测研究

文章利用位于北京房山地区的边界层风廓线雷达,对发生在2014-09-01~02的一次强降水过程进行了探测实验研究,结果表明:风廓线雷达可以较好地描述降水期间的水平风场变化,能够清楚地显示出锋前暖区降水、锋面降水过程中低层和高层的典型风场特征;谱参数、回波强度及其谱密度分布在融化区内的变化特征呈现出降水粒子由固态向液态的转化,可以清楚显示出融化层的位置,约2 900~3 900m;谱参数、回波强度及其谱密度分布随时间的变化趋势与降水有较好的对应关系,反映了降水强度的变化;降水期间C2n随时间的变化趋势反映了在该时段内的降水变化,C2n随时间的增大、减小与降水的发生、发展和结束有较好相关性。     

湘中地区降水天气现象仪液态降水数据分析

文章对DSG1降水天气现象仪结构和工作原理进行了分析,并针对湖南中部地区3个台站2018-01-01~2018-12-31的平行观测期间雨量数据进行比较和分析,发现在弱降水的情况下,误差较大。并具体分析了1次降水过程的雨滴谱形态,同时对比了雨量传感器的数据。     

降水现象仪测量结果的不确定度评定方法

文章根据降水现象仪计量检测实验室的雨滴谱式降水现象仪检测实例,介绍了降水现象仪雨滴谱检测结果的测量不确定度评定方法。首先,说明了降水现象仪雨滴谱测量检测系统组成和技术指标;其次,建立降水现象仪雨滴谱测量结果的检测模型,分析了各测量不确定度来源;最后,对测量不确定度分量进行了评定。研究结果表明:降水现象仪检测结果的不确定度来源主要包括被测设备和检测标准器引入的标准不确定度。     

基于单帧双脉冲成像的降水微物理特征测量仪

为了实现对降水粒子尺度、形状、速度等微物理特征的同步测量,提出了一种基于单帧双脉冲成像的降水粒子测量方法,并搭建了降水微物理特征测量仪样机,该样机由脉冲光源、面阵图像传感器、以数字信号处理(DSP)芯片为核心的采集与控制单元、数据处理单元组成。然后研究了利用点扩散函数进行图像复原的方法,以及利用曝光参数进行粒子捕获概率修正的方法,并利用定标小球进行了检验。最后使用该仪器在南京地区进行了降雨外场实验,并与OTT雨滴谱仪进行对比。实验结果表明:仪器可以同步测量雨滴的形状、轴比、速度与尺度等微物理特征,与经验模型具有良好的一致性;与OTT雨滴谱仪的雨滴谱分布和降雨强度有很好的一致性,二者测量降雨强度的标准偏差为1.57mm/h,相关系数达到96%。该仪器对降水微物理特征具有更好的测量效果,可以在野外长期无人值守运行,在大气物理研究、数值天气预报模式、水文学研究等领域有着广阔的应用前景。     

一次热带低压“弱回波”的短时强降水特征分析

使用常规天气、自动站、3D云图、单站雷达回波、Web GIS雷达拼图和风廓线雷达等资料,采用统计、对比分析和特征提取等方法,对影响江西宜春的2013年第7号强台风"苏力"(热带低压)短时强降水进行分析。结果表明:①"苏力"(热带低压)短时强降水期间,宜春处于低压中心偏东,并受台风眼南侧大片云系影响,螺旋雨带自北向南气旋式移动,强降水中心也表现为自西北向东南方移动特征。②0714过程表现为"弱回波"特征,回波结构紧密,呈带絮状,回波强度只有35~45dBz。③短时强降水影响前后,单站气象要素表现为温度平稳,湿度饱和,气压较低且随强降水产生而平缓上升,2min平均风速较小,强降水期间出现风向切变,具有典型暴雨特点,降水持续时间较长,并伴随超短时强降水出现。④"苏力"台风低压在短时强降水影响期,风廓线雷达产品水平风向风速上,高层为西北风,低层为西南风,整体风速均匀,为大范围12~20m/s的风区,并探底到600m高度,高低层存在风向风速垂直切变,但切变强度要小于其他强对流天气;径向速度为正速度,最大达8m/s,出现在最强雨强阶段;速度谱宽高低层中大小值交替出现;信噪比SNR达60~70dB;垂直风速受雨滴末速度影响,达到8m/s;大气折射率结构常数C2n因台风系统降水雨滴大和雨滴数量密集而表现出极大值-15~-14m-2/3。     

Parsivel雨滴谱仪与多普勒天气雷达观测结果对比分析

利用收集到的降水雨滴谱资料与多普勒雷达的观测资料,将Parsivel激光降水粒子谱仪计算的回波强度与雷达观测的回波强度作以比较,结果表明：两者具有较好的一致性,雷达观测到的回波强度有低估的现象,并且降水强度越强,回波强度越大,雷达低估的现象越为明显。经过回波修正后,用统计的Z-I关系式估算的降水量与Parsivel测得的降水量更为接近,可以提高雷达定量估算降水的准确性。     

“2013.6.27~29”鹰潭市连续性暴雨过程分析

使用常规天气、WebGIS雷达拼图、风廓线雷达和自动气象站等资料,采用物理描述、统计和对比分析等方法,对2013年6月27~29日鹰潭市出现的连续性大暴雨过程,就其对流性降水和持续性降水阶段的环流背景、中尺度系统、雷达回波特征、风廓线雷达特征,以及强降水特征进行分析,结果表明:27~29日的降水分为3个阶段,27日的强对流阶段中,热力、水汽条件均为最高,抬升条件较弱,强降水点分布零散,单点短时降水雨强大;28、29日热力条件近似,短时强降水点较多,区域平均降水量大;宜春风廓线雷达显示,西南急流的加强对鹰潭一带下游降水回波的加强有1~2h的提前预示作用,若同时有低压环流向下游移动,则预示作用更明显;大气低层的切变线和地面辐合线相交处,有利于对流单体生成和发展,良好的热力和水汽条件以及较大的垂直风切变有利于回波强度维持和发展。     

强风雨环境下高速列车空气动力学性能研究

为研究强风雨环境对高速列车空气动力学性能的影响,利用Lagrangian discrete phase model模拟雨滴在空气中的运动,并考虑空气与雨滴之间的相互作用,采用相间耦合方法实现强风雨环境模拟。通过开展强风环境下高速列车空气动力学计算及重力作用下的雨滴降落计算,验证计算模型的准确性。在此基础上,开展不同侧偏角、不同降雨强度条件下的高速列车风-雨两相流计算,研究强风雨环境下高速列车的流场特性及气动载荷特性。计算结果表明:当侧偏角相同时,随着降雨强度的增加,受雨滴撞击的影响,头车迎风侧的正压有所增大,头车背风侧的负压有所增大,列车横向气动性能恶化。强风雨环境下,气动载荷系数随着侧偏角和降雨强度的增加而增大,且近似与降雨强度成线性关系。当侧偏角相同时,气动载荷系数增加百分比随着降雨强度的增加而增大;当降雨强度相同时,气动载荷系数增加百分比随着侧偏角的增加而减小。强风雨环境下,高速列车气动载荷系数可以近似拟合为关于侧偏角和降雨强度的二次多项式,且降雨强度的二次项可以忽略不计。     

基于实测数据的近地层风特性分析研究

根据世界风能技术中心实际测风塔测到的大风天气下近地层不同高度处的风速风向数据,对该风场的平均风速与风向、湍流度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风速功率谱进行分析。结果表明：当平均风速曲线出现较大的尖峰时,平均风向会出现低谷;顺风向湍流强度和湍流积分尺度都明显大于横风向和竖风向相应的湍流强度和湍流积分尺度,各分量比值大致为1∶0.121 3∶0.188 6;文献［1?2］中建议的经验公式均能较好地反映顺风向阵风因子与湍流强度的变化关系,并借助实测数据通过曲线拟合给出了相应的经验公式;顺风向湍流积分尺度有随平均风速的增大而减小的趋势,而竖风向湍流积分尺度随平均风速的增大呈幂指数增长;纵向实测脉动风速功率谱与Von Karman和Kaimal经验谱吻合较差,竖向脉动风速功率谱与Panofsky经验谱在高频段有所偏差,通过拟合得到的经验谱与实测谱更为接近。     

采煤机截齿分布与载荷谱关系的实验研究

为了研究斜切工况下采煤机滚筒截齿分布对载荷谱的影响规律,进而对截齿设计提供参考依据,采用等效截齿测试齿座对滚筒同一螺旋叶片不同截线上截齿载荷进行实时在线监测,同步存储后导出分析。实验结果表明:系统技术可靠、性能稳定,能够实时动态检测截齿截割力的变化,通过不同截线上截齿时间-截割力变化曲线可得:截割力曲线波动规律具有相似性,滚筒斜切截割煤岩时,截齿载荷整体曲线呈现波峰与波谷交替形式,反应截齿随截深变化截割力不断改变的过程;同一截齿的截割阻力大于其进给阻力,但其波动状态相似,都出现许多不规则波动;单个截齿上的截割阻力和牵引阻力的瞬时值服从对称性较好的Gamma分布,其分布参数随截齿所在截线与端盘距离呈一次傅里叶级数关系,为研究截齿载荷谱规律提供了一种新方法。     

基于压电效应的雨量与雨滴谱检测

为了解决雨量及降雨微观特征同步监测的难题,提出基于压电效应的降雨参数感知方法。首先,利用阵列式压电换能器消除传感器的边界效应,准确测量雨滴下落末动量,利用标定响应函数实现雨滴粒径的测量;其次,提出基于电压真有效值信号的雨滴混叠识别方法,实现雨滴数量的估计;最后,综合雨滴粒径和数量获得雨滴谱,通过累加雨滴体积得到降雨量和降雨强度。数学仿真与实物实验表明,本方案可以自动连续测量记录雨滴数量、粒径大小、降雨量和实时降雨强度等信息,能够保证对于大雨、小雨以及降雨微观特征都具有较高的测量精度。     

Use of Spectral-Correlation Analysis in Acoustic-Emission Inspection of Pig Launchers-Receivers of Oil Main Pipelines

The possibilities of using characteristics of special-correlation analysis as informative parameters for the acoustic-emission (AE) inspection of pig launchers-receivers (PLRs) of oil main pipelines (OMPs) are considered. The acoustic emission caused by wind and atmospheric precipitation that act on a pipe and, thus, generate noise are studied. It can be concluded from the preliminary analysis that the effective width and median frequency of a spectrum can be used to identify the AE inspection processes of PLRs of OMPs.     

Mechanism and modeling of rain-wind induced in-plane vibration on high-voltage transmission line

In the planning of ultra high-voltage transmission lines that crossover southeast regions of China, one of the key questions is the prediction of vibrations in the conditions of a complex terrain, rainfalls and wind. As the presence of raindrops in the wind filed influences the dynamic stability of the transmission line, the objective of this paper is reveal the mechanism of rain-wind induced in-plane vibration by analyzing the effects of time-varying mass of raindrops and the motion of upper rivulet that is suspended to the high-voltage transmission line. A rain-wind induced in-plane vibration model with time-varying mass is proposed base on the finite element method and the central difference method. Applying our method to the Tuo-chang transmission line, we use the finite element method to develop the numerical model of the transmission line movement under the action of wind and corona forces, while time discretization is made with the central difference method. The results show that the time-varying mass of raindrops and moving upper rivulet have obvious effects, and the model enables better comprehension of the rain-wind induced in-plane vibrations of transmission lines.     

浅谈降水类型的光学识别技术

降水现象是天气现象的重要组成部分,是气象站观测的重要项目之一,我国《地面气象观测规范》规定的台站观测项目为降水量、降水时数、降水强度以及降水类型。降水类型的自动识别仪器在我国还没有实现业务化,只在某些研究领域使用。本文介绍了基于光学原理的降水类型自动识别技术的发展现状以及各种识别技术的原理、特点和不足,并展望了其未来的发展趋势。     

铝合金中铁元素数字光谱快速分析

利用可见光谱数字化分析系统将铝合金中Fe元素Fe526.95nm分析谱线组谱图转变为数字化的电子谱图,使用计算机自动分析代替人眼视觉判断,解决谱图的量化分析和记录难题。对4种不同Fe元素含量的铝合金样品进行数字化分析测定,探索选用Fe526.95nm谱线作为分析谱线,选用Cu529.25nm谱线作为比较谱线进行定量测定的方法,数据显示分析谱线和比较谱线的强度比值与Fe元素含量成正比关系。研究数字化系统指导视场定位和谱线辨别的途径,降低可见光谱分析的技术难度并提高快速分析的可靠性。结果表明,数字化技术保持快速分析特点的同时可以达到定量分析目的,能够有效解决铝合金中Fe元素的快速定量分析及材料牌号鉴别问题。     

不同降水量强度标准在降水强度判断上的差异

采用自动化仪器测量能见度和天气现象是大气科学领域的重要内容,本文提出了国内降水量强度标准和国外降水量强度标准的概念,阐述了采用不同标准进行降水量强度和降水量对比试验的差异,并积极建议能见度和天气现象仪对比试验应在一个统一的标准下进行。