风切变是“挑战者”号事故的又一因素

“挑战者”号事故的原因之一——右侧固体助推器和外贮箱下部连接环脱落,可能是高空风切变造成的。     

宁波机场一次高架雷暴天气过程分析

利用宁波机场观测资料、多普勒雷达产品和NCEP/FNL再分析资料对2020年11月19日宁波地区发生的一次伴随人工增雨作业而产生的雷暴天气过程进行分析，结果表明：（1）此次过程是一次典型高架雷暴天气，宁波处在地面冷锋后部200-300 km处，低空西南暖湿急流强迫抬升是主要的触发机制。（2）虽然对流有效位能CAPE值等于0 J·kg-1，但是0-6 km深层垂直风切变超过30 m·s-1，为强垂直风切变，有利于强对流天气维持和发展。探空曲线呈“上干下湿”配置，湿层厚度增加，配合上下层弱的切变辐合，较易诱发中尺度对流复合体MCS。（3）雷达回波有明显的“列车效应”，其特征可以较好地反映降水情况，宁波机场出现中等强度以上的雷雨天气，雷达回波强度达到45 dBz以上。     

考虑风切变影响的三维尾流模型风场实验

针对目前风力机尾流模型只能描述远尾流区域的尾流分布而忽略了近尾流区域的尾流特征的问题，基于双高斯函数，利用流量守恒定理并通过旋转修正推导了一个新的三维尾流模型。该尾流模型考虑了风切变的影响，并且能够描述近尾流区域以及远尾流区域的三维尾流分布特征。采用两台地基扫描激光雷达进行了风场实验，实验数据表明水平方向的近尾流分布类似于对称双高斯形、远尾流区域类似于对称高斯形，而垂直方向由于受到风切变的影响，在近尾流区域尾流分布类似非对称双高斯形、远尾流区域分布类似非对称高斯形。利用实测数据对三维尾流模型预测的水平剖面以及垂直剖面进行了对比验证，验证结果表明三维尾流模型的预测曲线和实验数据吻合良好，其平均相对误差大部分都在5%以内。新提出的三维尾流模型能够较好地预测风力机下游的整个尾流区域的空间分布，可为风电场的布局提供优化方案。     

水平轴风力机偏航与俯仰尾流特性

风力机的尾流干扰效应是影响风场下游风力机性能和风场出力的主要因素，通过调整风轮姿态可有效改善尾流干扰效应，但同时也引入了更为复杂的非定常气动特性和尾流场分布。为了研究风轮姿态控制的尾流特性，基于升力线和自由涡尾迹模型建立了水平轴风力机气动和尾流仿真模型，以NREL 5MW风力机为研究对象，在额定风速条件下，研究了叶轮偏航和俯仰工况下的尾流结构特性。在此基础上，对存在风切变和塔架影响时的风力机偏航和俯仰工况产生的尾流干扰进行了分析。研究结果表明：风轮的偏航和俯仰会引起尾流涡结构失稳提前、远尾流区湍流度增大，同时会导致尾流中心发生偏转和尾流作用区域减小，并加快速度亏损恢复，降低尾流效应对下游的干扰。风切变会产生类似风力机俯仰的效果，使得尾流抬升，作用区域减小。塔架对近尾流区的干扰较为显著，而俯仰控制会降低塔架对尾流的干扰。