基于流体力学的复杂地形下机场风场数值模拟

低空风切变是影响进离场飞行器安全的重要因素之一。本文利用流体力学软件构建出复杂地形条件下机场区域的仿真模型,以模拟真实条件下机场范围内的风场结构。模拟结果表明,流体力学软件对机场风场的模拟效果较好,较为真实地反映出机场范围内风场结构及低空风切变多发高度层。     

城市冠层方案对北京地区天气模拟影响的研究

快速的城市化进程极大改变了城市地区土地地貌,会导致陆气间能量交换,进而影响局地天气。本文通过使用WRF模式中内置的城市冠层方案来模拟北京地区城市化发展对天气的影响。模拟结果表明,使用更加真实的城市冠层方案能明显提高模式对该地区天气的模拟效果,较为真实地反映出北京地区的风场及温度场特征。     

不同边界层参数化方案对天津一次海陆风过程模拟对比分析

针对行星边界层物理组成多元,气象要素分布不均匀且特点复杂,选用WRF模式中4种运用广泛的行星边界层参数化方案(YSU、MYJ、ACM2、UW)进行数值模拟实验。结果表明:(1)4种方案均有效模拟出相关气象要素,且基于天津这一沿海城市成功模拟出海陆风;(2)4种方案原理上不尽相同,但是模拟结果中主体趋势都一致;(3)对于不同的下垫面,使用合适的方案可大大提高模拟精度;(4)目前的WRF模式还不能准确地模拟出小尺度风。     

不同下垫面资料对京津冀地区天气数值模拟影响的研究

本文通过引入高分辨率的土地利用数据与高分辨率的地形数据,利用WRF模式对京津冀地区进行了多次天气数值模拟,对比分析观测数据与数值模拟结果中的地面温度、相对湿度、风速风向及地表热通量等气象要素,以京津冀地区夏季晴天为例,初步分析了下垫面效应对天气数值模拟的影响。     

不同透风率超大型冷却塔台风致内吸力取值

风荷载是超大型冷却塔设计的控制荷载,塔筒内部风荷载取值仅考虑了良态风工况。为研究台风作用下超大型冷却塔内吸力分布特性,采用多重嵌套的中尺度天气研究预报（Weather research and forecast,WRF）模式对台风“鲇鱼”进行高时空分辨率模拟,并借助最小二乘法优化技术拟合得到近地面三维风速剖面。以山西潞安电厂220 m世界最高冷却塔为对象,结合中-小尺度耦合模式嵌套技术对超大型冷却塔进行台风和A类地貌下大气边界层良态气候风的近地面三维风场CFD模拟。在此基础上,探讨了塔内绕流特性、能量分布、阻力系数以及风阻的差异和产生原因,对比分析了冷却塔内表面风压系数三维分布特征,最后给出台风作用下超大型冷却塔内吸力的取值建议。结果表明,采用WRF-CFD耦合模式可以有效模拟台风下超大型冷却塔近地三维风场,考虑0%、15%、30%及100%百叶窗透风率下台风致内吸力系数取值分别为-0.61、-0.36、-0.34和-0.42。     

数字地形数据的二维三次卷积插值

由于数字地形数据库是以网格的形式给出网格点上的地形高度信息，在低空突防轨迹优化过程中，往往需要非网格蹼地形的高度信息和地形曲面的导数，这些都是离散的地形数据库所无法提供的。对二维的地形数据进行插值是解决问题的有效手段。本文提出一种二维离散数据的插值方法－－二维三次卷积插值。该插值函数是地形曲面的三次逼近，具有连续的三阶导数，可以非常好地满足低空突防轨迹优化的需要。仿真结果表明，它具有比双线性插值和     

华北地区一次雷雨过程的分析和数值模拟

本文利用多种资料对华北地区一次雷雨天气过程进行了分析,并采用WRF中尺度数值模式对本次过程进行了模拟,同时对不同的起报时间、不同的嵌套方式等进行了敏感性试验。结果表明:(1)WRF模式较好地模拟出了雷雨发生的形势场、水汽条件和能量条件;(2)起报时间和嵌套方式对形势场预报影响不大;(3)三层双向嵌套和两层双向嵌套相比,对于降水偏大的情况有明显的改善。     

坝陵河大桥桥位深切峡谷风剖面实测研究

用相控阵声雷达风廓线仪对坝陵河大桥桥址处深切峡谷中风剖面进行了实地观测,结果表明:在地形复杂的山区深切峡谷中,平均风剖面受峡谷地形影响较大,形态有时显得较为复杂而不规则,呈现锯齿形、正切变形或逆切变形等多样化.在峡谷的上半部,平均风速较大时其剖面相对较为规则,但不符合规范中描述平坦地貌平均风速剖面的幂函数形式,而具有e指数函数的变化规律.此外,统计显示,风向角在低空范围内受峡谷地形的影响要比在高空范围内严重,其在低空范围的变化幅度也要比在高空范围的变化幅度大.风迎角的散布范围和绝对值大小均随高度的增加呈减小的趋势.观测得到的峡谷湍流度大于平坦地貌湍流度的规范推荐值,同时峡谷湍流度具有一定的随机性,并且这种随机性随高度的增加而变大.     

下击暴流出流段非稳态风场的大气边界层风洞模拟

为在风洞实验室中实现大尺度下击暴流出流段风场模拟,基于平面壁面射流方法,设计制作了一套下击暴流出流段非稳态风场的模拟装置。通过增加壁面射流喷口及风机,得到下击暴流的水平平均风速竖向剖面。采用快开阀门形成非稳态的突变风场,与安德鲁斯空军基地下击暴流实测数据对比,对模拟装置进行了验证。结果表明:设计的基于壁面射流的下击暴流模拟装置能够有效模拟下击暴流出流段风场;在稳态条件下,装置能够形成较为均匀的二维平面壁面射流流场,在完全发展区域,能够得到与典型下击暴流竖向平均风速剖面较为吻合的结果;采用非稳态的壁面射流装置,能够得到非常接近实际下击暴流的时变平均风速。     

基于线性模型的风电场发电量计算与分析

针对相对平坦地形,采用线性化流体方程描述流场,并根据大气边界层特性进一步简化计算方法,即利用所谓地形影响系数快速求解感兴趣点(一般为风机位置)的流动速度;针对尾流影响,采用工程上广泛使用的修正Park模型来求解,尾流线性叠加并忽略较弱的尾流影响。文中介绍了一个已建典型海滨风电场的装机规模、地表粗糙度以及测风情况,并以此风电场为算例采用不同测风数据进行发电量计算,预测结果与实际发电量较好地吻合。最后探索了算例风电场各风机发电量不均衡原因,提出地形图大小对风场模拟准确性的影响,并从工程设计角度提出具体意见。     

低空突防用数字地图信息的融合处理

数字地图是自主式ＧＰＳ／ＭＡＰ地形跟踪／地形回避、威胁回避（ＴＦ／ＴＡ＾２）低空突防系统中实时航迹优化的主要信息来源。为简化实时透迹优化算法,减少机载数字地图的存储空间,文中提出了一种把威胁等效为地形的方法,并在此基础上进行了低空突防用数字地图的地形、地物和威胁信息的融合,得到了一种综合地形高程数据。在此综合地形高程数据上,只需采用地形跟踪／地形回避（ＴＦ／ＴＡ）最优航迹算法,便既可实现地形回避,     

低空空域航空器飞行安全分析(英文)

我国低空空域即将开放,通用航空飞行数量将大幅度提高,该空域内航空器能否安全飞行以及确定安全飞行的条件是急需解决的问题.本文在此背景下,基于国际民航组织标准和我国民航局规定,采用看见避让(See and Avoid)原则,在飞行规则、能见度要求、反应时间、航空器速度以及盘旋坡度角或航空器爬升角度等约束条件下,根据航空器动力学原理,建立了同高度对头飞行冲突和交叉飞行冲突的冲突避让轨迹数学模型.定量角度分析低空空域航空器飞行以满足安全间隔的条件,最后采用Matlab软件进行分析.结果表明,低空空域航空器同高度对头相遇安全避让需满足一定的飞行条件,而同高度交叉相遇飞行的航空器能够安全解脱冲突.     

大连机场大雾天气的雷达探测与数值模式分析

大连地区三面环海,受平流海雾影响常出现低云低能见度天气,有时大雾整日不散。本文选取大连地区一次典型平流海雾进行研究,利用云雾探测系统(包括毫米波雷达、微波辐射计和风廓线雷达)的单站探测资料与WRF模式的模式输出结果对比分析大雾期间能见度与低云的演变过程。结果表明,云雾探测系统在大雾期间探测到的气象数据结果与WRF模式的模式输出结果比较吻合,都能有效反映大连机场大雾过程各类气象要素的演变情况。     

灰色优势分析在多雷达低空小目标跟踪中的应用

在多部雷达同时跟踪低空／超低空飞行的机动小目标时，因受低空杂波，电子干扰和雷达自身探测精度等因素影响，易使部分雷达探测的数据不完整，不精确，不可靠，甚至相互矛盾，结果造成融合中心数据处理精度下降，针对这一情况，本文应用灰色系统理论的绝对关联度定义和性质，提出了一种改进的绝对关联度计算方法，并在此基础上将多部雷达经一次融合后的数据作为特征数据进行优势分析，把每时送入融合中心比较差的雷达数据用特征数据替换，再进行二次融合，仿真结构表明，应用改进的绝对关联度对雷达数据进行灰色优势分析和二次融合，可进一步提高雷达系统的跟踪精度和可靠性。     

低空突防中的若干关键技术

近年来的战争显示,低空突防在现代战争中发挥着为越重要的作用,发展低空突防技术已成为我国国防建设的一项重要而紧迫的任务。文中对低空突防飞行器进行“地形跟随／地形回避／威胁回避（ＴＦ／ＴＡ＾２）”机动飞行的若干关键技术,如数字地图、航迹规划、信息融合、地形特征匹配与轨迹跟踪的发展过程、重要的研究方法及主要研究成果进行了系统的总结,指出了低空突防关键技术的不足不之处,对其未来的发展方向作出了展望。这对低     

考虑平稳风修正和塔架干扰的风力机叶片3-D风场模拟

为准确模拟风力机纵向、横向和垂直向的3-D随机风场,以南京航空航天大学自主研发的NH1500风力机为例,首先采用考虑沿高度变化的指数模型、塔影效应影响的潜流模型和上游风机尾流影响的涡流粘度模型对平稳风进行修正。然后基于空间变化的改进Von Karman风谱模型,结合谐波叠加法模拟风力机的来流脉动风速时程,再利用改进的叶素-动量理论获得考虑叶片旋转效应和塔架-叶片相干效应的风力机纵向、横向和垂直向3-D随机风场。该方法充分考虑风力机风场模拟的外界干扰因素和自身特性,提高了风力机系统风场模拟的准确度。算例分析表明,本文方法可以准确地模拟给定风环境的风力机系统3-D风场。     

复杂群山环境下某桥址的风场特性

通过地貌模型风洞试验研究复杂群山情况下某桥址的风场特性,分析平均风速、风攻角、湍流强度、湍流积分尺度等随风向角和测点位置的变化特性,获得了复杂群山环境下典型位置测点脉动风速功率谱的变化情况.研究表明:复杂群山环境下,桥址的平均风速均小于梯度风高度的风速;爬坡效应使得顺山谷方向来流(顺风向,即风从谷口吹入)产生显著的正攻...     

某高层建筑实测风场和风压的相关性研究

通过对台风“天兔”登陆时厦门沿海某高层建筑的风场及建筑物迎风墙面风压的现场实测数据进行分析,研究了高层建筑风场和其迎风墙面风压的状况及它们的相关性。对台风登陆前后的风场和风压数据进行的分析表明:城市上空强风“天兔”的湍流度不是很大,且随着风速的增加变化比较平稳;迎风墙面各测点的风压系数呈现出中间大、两头小的特征,但差别不是很大。在不同平均风时距和不同来流风向角条件下,对迎风墙面风场和风压的相关性进行了分析。结果表明:当基本时距取为3s 时风场同风压的相关性较高,当来流风向垂直于结构迎风墙面时,风场同风压场的相关性比较大。     

酒泉地区大气风场分布特征的研究分析

本文分析了2012-2021年酒泉地区大气风场垂直分布，日、月、季节及年际变化特征。根据风场特征分为新的3层结构：第1层高度是在4km以下，风速较小，基本都在2.5m/s左右，但不同季节的风向差别较大；第2层是高度在4-20km之间的大气风场，风速先随高度增加而递增后风速随高度的增加而递减，270°左右的西风为该层主导风向；第3层是在高度20km之上，风速随高度增加而递增，夏季以东风为主导风向，春季、秋季、冬季类似，随高度的增加从270°左右西风过渡到西南风。近十年，酒泉地区在高空西风急流增强和局地环流影响下，冬季的平均风速明显比过去增大，在12月/1月有高空风速的第3个极大值的存在。     

IMM-PF算法在机场场面移动目标跟踪中的应用研究

为了提高机场场面监视的可靠性以及监视数据的连续性,本文采用匀速运动(Constant Velocity,CV)、匀加速运动(Constant Acceleration,CA)和匀速转弯运动(Constant Turning,CT)三种运动模型,将交互式多模式算法(Interacting Multiple Model,IMM)与粒子滤波算法(Particle Filter,PF)相融合,充分发挥两种算法的优点,并结合机场地图信息分别对观测信息和估计输出结果进行修正,进一步提高机场场面移动目标跟踪的精度。仿真实验结果表明,本文提出的IMM-PF改进算法在机场场面移动目标跟踪的应用中具有更大的可行性和优越性。