基于SWAN模式的黄渤海一次强冷空气研究

利用MICAPS、T639、日本传真图等资料,对2012年1月20日前后的一次强冷空气过程进行研究,并将各种预报产品和旅顺站预报经验相结合,对黄渤海的海表风场、海浪场进行预报和经验总结.此外,还利用NFS(Non-hydrostatic Forecast System)风场驱动SWAN(Simulating Waves Nearshore)模式,对此次冷空气所造成的大浪进行模拟,并将预报结果、模拟结果分别与观测资料进行对比,以提高预报能力和检验SWAN模式对发生在黄渤海的冷空气所致大浪的模拟能力.结果表明:以NFS风场为驱动场时,SWAN模式可以很好地对黄渤海海域的海浪场(含波高、波向)进行模拟,预报的风场、海浪场与观测资料基本一致;在高风速下,预报的波高与实测波高一致性较好,但在中低风速下,预报的波高略低于实测值.     

冷空气过程计算机图像模拟及要素因子物理量的筛选

利用计算机图像模拟,对数值预报产品中的物理量进行分析,以北京地区为例,筛选出判定冷空气过程的有效要素因子,作为统计地面气温实际变化规律,提高温度预报准确率的依据.     

基于粒子系统的3D动态火焰模拟

为了在虚拟场景中绘制复杂的火焰,解决模拟火焰时在实时性和逼真性方面所出现的问题,提出了一种基于粒子系统的火焰模拟方法。通过粒子系统的几何建模方法,实现火焰粒子的不断生成和消亡,得到在三维场景中具有动态感的火焰;通过引入Gyarmathy模型和控制粒子行为的Perlin噪声,实现模拟火焰的运动效果;通过对每个粒子进行纹理贴图及渲染处理,增加三维场景中物体的真实感。实验表明,重力和风力反映了火焰的消亡规律和运动情况,并实时模拟复杂火焰模型;纹理贴图增强了火焰的立体效果,实现了复杂火焰模型的逼真性。     

波浪能传播规律的数值分析

为研究掌握波浪能传播规律,通过构建波浪能由离岸向近岸传播的简易模型,利用WW3(WAVEWATCHⅢ)模式对波浪能传播规律展开数值模拟分析.结果表明:波浪能并非水深越深能量越大,且风向对离岸波浪能大小影响较大,对近岸影响较小;对福建海岸,若盛行风向与海岸近乎垂直,波力电站适宜建在离岸距离较近的水深为20 m左右海域,相...     

一次区域性大气重污染过程的诊断分析及数值模拟

为了研究区域大气污染现象及其成因,对一次区域性大气重污染过程进行了诊断分析和数值模拟研究.结果表明,在大尺度高压、低压的弱气压场控制背景下,污染物经过长时间的积累达到重污染;在锋区背景下污染物消散,区域空气质量好转.引用中尺度气象模式模拟形成区域重污染过程的有关气象要素,能较好地说明我国北部城市重污染形成的机理.     

一次江淮暴雨过程的数值模拟和诊断分析

利用WRF模式对2003年7月4-5日江淮地区的梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析.结果表明:暴雨区处于高温高湿环境,高、低空急流的耦合和低层辐合以及高层辐散的配置有利于暴雨的产生发展.通过计算湿位涡还发现,ζ_MPV1高低层正负值区叠加的配置、ζ_MPV1<0及ζ_MPV2>0的演变,表明此次过程中不仅有对流不稳定能量存在,还有倾斜涡度的发展.ζ_MPV1和ζ_MPV2综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定的增强.     

基于LabVIEW风力发电系统中风场的模拟

为了更好地对风力发电系统性能进行监测,风场作为风力发电模拟系统中的关键环节,有必要对其模型进行研究.采用由基本风、阵风、渐变风和随机风4部分组合的风速数学模型,且每部分都用简单的数学公式建模,再利用LabVIEW语言对每部分及整个组合风速的数学模型进行仿真.经验证,该方法能够为实验室风力发电模拟系统的建立提供良好的基础,可以较好地反映自然风速的情况.     

北京市一次PM10污染过程模拟与气象诊断分析

采用MM5-CAMx耦合模式模拟和气象观测诊断相结合的方法对北京市一次PM10污染过程进行了综合分析.利用颗粒物来源识别(PSAT)技术模拟分析了华北地区各区域污染物排放对北京市PM10的贡献,模拟结果发现来自周边地区特别是河北、天津地区PM10的跨界输送是造成本次北京市PM10污染过程的主导原因.气象观测诊断分析发现本次PM10污染过程与区域气象因素的影响密切相关,同时发现PM10高质量浓度过程经历了2个阶段.第1个阶段为在西南风作用下污染物跨界输送造成了北京市PM10质量浓度的增高,诱发了北京市PM10污染的产生,第2个阶段为在均压场和弱低压作用下,北京市PM10本地排放的累积作用维持了PM10的高质量浓度,同时第2个阶段还伴随着东南风的输送,天津源对北京地区的输送也加强了北京市PM10的高质量浓度.     

千米高度偏转风场风洞模拟技术研究

为研究超高层建筑的偏转风效应,以风场实测所得的指数律平均风速剖面和Ekman螺线型平均风向剖面以及《建筑结构荷载规范》中的湍流度剖面作为目标风场特性,采用自主设计的导流板系统并结合传统被动模拟装置成功模拟了缩尺比为1∶1 000的千米高度偏转风场,分析了不同装置的调节规律.结果表明:模拟所得的平均风速剖面符合指数律,风速剖面指数约为0.09;平均风向剖面与Ekman螺线吻合很好,最大误差不超过1.5°;湍流度剖面基本处于"荷载规范"C类与D类地貌的湍流度剖面之间.以圆盘中心为基准点,偏转风场在顺流向-0.5～2 m、横流向-0.75～0.75 m范围内均匀性良好.模拟所得的千米高度偏转风场可为后续研究偏转风作用下千米级超高层建筑的风荷载和风致响应特性、评估偏转风效应奠定基础.     

宁夏石嘴山一次强寒潮天气诊断分析

为提高石嘴山市寒潮天气预报水平,做好防灾减灾工作,利用常规气象资料和数值预报产品资料,应用天气学分析和诊断分析方法,对2009-01-21—23石嘴山市强寒潮天气过程的环流形势、单站气象要素的变化及成因进行了系统的分析．结果表明,该次寒潮天气过程是在前期强烈升温的基础上,强冷空气在西西伯利亚地区堆积并向南侵袭所造成的．500hPa横槽转竖是产生寒潮天气的关键点,地面蒙古气旋的东移及地面冷高压强度达到1069．5hPa是寒潮爆发南下的必要条件,850hPa冷平流是产生强降温的主要原因．     

宁夏一次寒潮的天气学预报与数值模式预报对比分析

2008年12月21日前后宁夏出现一次寒潮天气过程.利用常规天气资料和数值预报产品,对此次过程的天气学预报与数值模式预报进行对比分析.分析发现,此次过程伴随中亚地区的高压脊轴向顺时针旋转促使脊前横槽快速转竖南压,引导强冷空气向南爆发,导致宁夏气温骤降形成寒潮;数值预报产品对冷高压中心强度预报偏低,是造成预报员对冷高压强度估计偏弱的主要原因;模式预报冷高压最强时段较实况偏晚,加之预报员对寒潮爆发速度估计偏慢,是21日最低气温预报失误的主要原因;WRF模式的温度预报在此次过程中反映出良好的预报能力,为寒潮预报提供了可靠依据,可作为短期温度预报的基础.     

冰蓄冷低温送风空调系统(火用)损因素分析

低温送风空调系统引进新型冰蓄冷设备,采用正丁烷作为制冷剂,制冷剂与水直接接触,换热更强烈且稳定。为了研究该系统相应(火用)损因素条件下的节能薄弱环节,实现系统性能优化,基于该系统及各表冷器(火用)分析模型,分析了热湿比、新风比、送风温差等(火用)损因素对系统(火用)效率和各表冷器(火用)损率的影响。结果表明:当热湿比变化时,处理二次混风的表冷器(火用)损率随之呈正比变化,其他表冷器(火用)损率及系统(火用)效率随之呈反比变化;当新风比变化时,处理新风的两级表冷器(火用)损率随之呈正比变化,其他表冷器(火用)损率及系统(火用)效率随之呈反比变化;当送风温差变化时,处理一次回风的表冷器(火用)损率随之呈正比变化,其他表冷器(火用)损率及系统(火用)效率随之呈反比变化。     

Thermal partition of two asymmetric discrete heat sources by cold air curtain

A partition solution implemented by a cold air curtain for two asymmetric discrete heat sources in a two-dimensional rectangular enclosure was numerically studied. Main attentions were focused on the effects of Reynolds number, Grashof number, separation distance between heat sources, and buoyancy ratio. It is found that the airflow and heat transfer are not only determined by governing parameters, but also affected by boundary conditions. It is also found that nearly symmetry of flow structure corresponds to nearly thermal partition, and the symmetry can be enhanced when Reynolds number, separation distance and buoyancy ratio increase. In addition, it is observed that there is a minimum Reynolds number for obtaining nearly thermal partition, which increases when Grashof number increases. Foundation item: Project (50408019) supported by the National Natural Science Foundation of China     

2010年宁夏北部地区首次寒潮天气预报分析

利用常规天气资料及数值预报产品资料,对2010年宁夏北部地区首场寒潮天气过程从天气实况、成因、预报等几个方面进行了分析.结果表明,此次寒潮天气过程是在前期强烈增温的条件下,较强冷空气下沉入侵造成的;850 hPa冷暖平流与地面增降温有很好的对应关系.     

基于元胞自动机方法的CSP流程冷轧低碳钢再结晶过程的模拟研究

采用元胞自动机方法对CSP流程冷轧低碳钢再结晶过程进行模拟研究。结果表明,冷轧变形量为71.4%的CSP流程冷轧低碳钢的再结晶开始温度为540℃左右,再结晶结束温度为600-620℃;计算机模拟得到再结晶完成温度为604℃,再结晶完成时间为96 min;再结晶完成时,其晶粒平均直径为7.0μm,而晶粒尺寸分布主要集中在2-14μm,此类尺寸晶粒约占晶粒总数的90%,且具备了Weibull分布函数的特征。同时冷轧低碳钢再结晶完成时,{111}〈110〉和{111}〈112〉织构组分的含量最高,总计为63.12%,{110}〈110〉和{112}〈110〉织构组分的含量则分别为9.67%和7.6%,而{001}〈110〉织构组分的含量最低。     

大数据监测平台下的长江流域典型城市房间空调器温度设置分析

房间空调器是中国长江流域地区改善室内热环境的重要措施,然而,在以往的房间空调器的行为研究中,只能通过现场实测、问卷调查等方式获取其使用行为,由于数据获取方式本身所存在的局限性,无法对空调的使用行为进行可靠且深入的挖掘,尤其是对于空调的设置温度。为了研究长江流域地区房间空调器的设置温度行为,包括设置温度的分布、设置温度调节习惯、设置温度与一天中不同时间段的关系、设置温度与室外温度的关系,依托于大数据平台下的房间空调器监测数据,针对长江流域地区的3个典型城市（重庆、武汉、上海）的房间空调器的设置温度习惯,对重庆地区575台房间空调器、武汉地区430台房间空调器、上海地区540台空调器的夏季上万次运行数据、冬季上千次运行数据进行了基本的统计与相关分析,结果表明：空调器的设置温度及其调节习惯在不同城市之间存在一定差异性,夏季用户在一次空调使用过程中存在对较低设置温度（低于26℃）的短时需求情景,同时,设置温度与1 d中的不同时刻以及室外温度也有明显关联。     

利用液化天然气冷能的新型空分流程及其性能

为了有效利用液化天然气（LNG）因处于低温位而含有高品质的可用能，提出了一种利用LNG冷能的新型空分流程，以期回收LNG冷能的同时降低空分系统的动力功耗.从热力学角度出发，指出了该LNG冷能回收利用方式的合理性.在详细介绍该流程的组织方式的基础上，着重探讨了流程在安全性、运行压力、调节灵活性和单位能耗等方面的特点.对一氧气产量为10 000 m3/h的流程算例进行了模拟分析，结果表明，该LNG冷能冷却空分流程单位液氧产量的耗电量约为0.4 kW·h/kg，远低于传统空分流程约为1.0 kW·h/kg的耗电量.     

独立新风系统冷源方式的选择分析

叙述了独立新风系统的组成及其特点，通过对某办公楼采用的冰蓄冷空调系统与常规空调系统设备初投资、运行费用、占用面积和设备增加回收期的比较分析，探讨独立新风系统冷源方式的选择。