發(fā)布時間：2021-12-15 18:16

　　我們在甘肅青土湖地區(qū)干涸平坦的湖床上建立了高雷諾數(shù)流動觀測列陣,對大氣表面層三維風(fēng)速、溫度、沙塵濃度等進(jìn)行了空間多點(diǎn)梯度同步測量,獲得了大量高雷諾數(shù)大氣表面層流動數(shù)據(jù)。通過對觀測數(shù)據(jù)的嚴(yán)格篩選及預(yù)處理,得到了ReιO（106）的與規(guī)范湍流邊界層可比的中性平穩(wěn)流動數(shù)據(jù),并利用這些數(shù)據(jù)對邊界層流動的統(tǒng)計特征、譜以及湍流結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。本文的主要結(jié)果和創(chuàng)新點(diǎn)有：發(fā)現(xiàn)對數(shù)標(biāo)度的平均速度廓線的卡門常數(shù)隨著雷諾數(shù)的增加而增大,在雷諾數(shù)達(dá)到Reι～O（106）的大氣表面層中卡門常數(shù)約為0.43,高于實(shí)驗(yàn)室低雷諾數(shù)邊界層結(jié)果。在證實(shí)大氣表面層中存在大尺度與超大尺度湍流結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)超大尺度結(jié)構(gòu)尺度隨高度增加而增大,表面層中上部超大尺度結(jié)構(gòu)仍顯著存在,其流向尺度超過10倍表面層厚度；而且超大尺度結(jié)構(gòu)的能量貢獻(xiàn)隨雷諾數(shù)增大,在表面層中上部超過70%。流向預(yù)乘譜分析發(fā)現(xiàn)中低波數(shù)區(qū)域譜線隨高度的變化存在“翻轉(zhuǎn)”現(xiàn)象,這一現(xiàn)象揭示了大氣表面層中上部的VLSMs起源與實(shí)驗(yàn)室流動中"Bottom-up"的壁面小渦自組織機(jī)制不同,其來源于表面層外大渦"top-down"的破碎過程。進(jìn)一步的,通過對流向功率譜特征及... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 統(tǒng)計特征與尺度律
        1.2.2 湍流譜
        1.2.3 大尺度與超大尺度結(jié)構(gòu)
    1.3 本論文研究主要內(nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)測量及數(shù)據(jù)預(yù)處理
    2.1 實(shí)驗(yàn)測量
        2.1.1 觀測地點(diǎn)介紹
        2.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器介紹
    2.2 測量可靠性分析
        2.2.1 多觀測塔架對區(qū)域流動的影響
        2.2.2 “l(fā)attice-Type”觀測塔架附近的流動失真模擬
    2.3 實(shí)驗(yàn)測量的原始數(shù)據(jù)
    2.4 數(shù)據(jù)篩選及預(yù)處理過程
        2.4.1 層結(jié)穩(wěn)定性
        2.4.2 風(fēng)向調(diào)整
        2.4.3 流動平穩(wěn)性判斷
        2.4.4 去除天氣尺度的脈動
    2.5 小結(jié)
第三章 高雷諾數(shù)大氣表面層湍流統(tǒng)計特征
    3.1 平均流向速度廓線
        3.1.1 卡門常數(shù)κ
        3.1.2 偏移量△U~+與等效粗糙長度
    3.2 湍動能
        3.2.1 流向湍動能
        3.2.2 垂向湍動能
        3.2.3 展向湍動能
        3.2.4 湍動能與雷諾數(shù)的關(guān)系
    3.3 雷諾剪切應(yīng)力
    3.4 小結(jié)
第四章 大尺度與超大尺度結(jié)構(gòu)
    4.1 大尺度與超大尺度結(jié)構(gòu)的識別
        4.1.1 流向速度云圖
        4.1.2 空間相關(guān)性
        4.1.3 譜檢驗(yàn)
    4.2 超大尺度結(jié)構(gòu)的空間尺度
        4.2.1 流向尺度
        4.2.2 展向尺度
    4.3 能量貢獻(xiàn)
    4.4 超大尺度結(jié)構(gòu)起源與演化過程
    4.5 湍流結(jié)構(gòu)與小尺度運(yùn)動的關(guān)系
    4.6 小結(jié)
第五章 流向功率譜表征及速度預(yù)測
    5.1 湍流功率譜
        5.1.1 流向風(fēng)速功率譜
        5.1.2 展向風(fēng)速功率譜
        5.1.3 垂向風(fēng)速功率譜
    5.2 流向速度譜表征
    5.3 風(fēng)速預(yù)測模型
        5.3.1 模型相關(guān)參數(shù)的獲得
        5.3.2 任意高度風(fēng)速序列的預(yù)測
    5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)束語
    6.1 本文的主要結(jié)論
    6.2 展望
附錄
參考文獻(xiàn)
研究生期間主要研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Investigation on very large scale motions（VLSMs） and their influence in a dust storm[J]. ZHENG XiaoJing,ZHANG JingHong,WANG GuoHua,LIU HongYou,ZHU Wei.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(02)
[2]觀測支架引起的大氣邊界層風(fēng)場的失真規(guī)律[J]. 王國華,賈淑明,鄭曉靜.  蘭州大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2012(05)

博士論文
[1]近地表的流場結(jié)構(gòu)及其對沙塵輸運(yùn)的影響[D]. 張靜紅.蘭州大學(xué) 2013



本文編號：3536913