收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

大气微环境多尺度耦合模拟界面湍流条件研究

李海锋  
【摘要】:城市大气微环境的精细研究对于改进城市冠层模式、快速预测模型以及城市环境评估等具有重要意义。多尺度耦合模拟方法采用中尺度大气模式为微尺度精细模拟提供边界条件,是一种颇具潜力的数值模拟方法,其难点之一是多尺度耦合界面的小尺度脉动补充方法。以此为目标,本文的主要研究工作和成果如下:(1)研究了大粗糙元边界层内外区湍流的特性,验证了外区湍流场具有外尺度相似关系,而内区湍流场与建筑物等地面设施的几何形状及分布密切相关;(2)采用理论分析与数值模拟相结合的方法研究了大粗糙元边界层入流湍流对下游湍流场的影响。研究发现大粗糙元边界层中与地表距离越远的空间位置上,入流湍流的流向影响范围越大。进一步分析入流内区、外区湍流对下游湍流场演化的影响发现:内区的湍流生成演化较快,因而入流的内区湍流主导下游近场,外区湍流演化较慢,可在远场区域通过扩散和对流的方式影响内区湍流场;(3)提出了内外区组合湍流脉动生成的新方法。外区入流湍流由预计算的脉动场通过外尺度相似关系变换得到。内区入流预计算的下垫面参数、外流速度与目标问题一致。内外区分别产生的湍流脉动加权平均得到入流界面上的湍流。通过模型建筑群算例对该方法进行了考核验证,发现内外区过渡段的中心高度应取在粗糙子层内。与现有人工合成湍流脉动生成方法比较结果表明,本文方法生成的脉动场可以更快地发展充分;(4)将内外区组合脉动生成新方法用于补充城市大气微环境多尺度耦合界面上的小尺度脉动,以检验其有效性。算例为实际城市小区的大气流动和点源扩散,算例模拟采用中尺度大气模式WRF(Wheather ResearchForecasting)耦合微尺度大涡模拟方法。数值结果与场地观测数据一致,新方法可提高对冠层内风向、脉动场、污染物羽流形态、污染物浓度最大值和均方根的预测能力。这表明新的耦合方法是模拟城市冠层内(或大粗糙元附近)局部流动和标量扩散的有效方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 王华聪;湍流统计量的数据处理及其特征分析[J];环境科学;1988年02期
2 陈万隆,A.P.丹尼尔斯;青藏高原近地层热量湍流系数的实验分析[J];气象科学;1989年03期
3 周祖巍;;湍流多重尺度结构理论[J];中国科学基金;1989年04期
4 刘士和;湍流结构的正交分解与低阶近似及湍流相干模式的识别[J];武汉水利电力大学学报;2000年02期
5 吕盘明;能加入湍流结构的方向性特征的边界条件的K-ε涡粘性模型[J];工程热物理学报;1993年04期
6 刘和平,刘树华,朱廷曜,金昌杰,孔繁智;森林冠层湍流结构的特征研究[J];北京大学学报(自然科学版);1997年02期
7 梁在潮;;两相流的湍流结构[J];中国科学基金;1990年01期
8 刘士和,张德辉,万军;湍流结构对粒子运动的作用[J];水利学报;1992年10期
9 王家禄,张兆顺,曾兴;纵向涡对近壁湍流结构的影响[J];力学学报;1994年05期
10 汤健辉,陈义良,蔡晓丹;平均速度梯度对湍流结构的影响[J];工程热物理学报;1994年01期
11 刘树华,张霭琛,张宏升,陈重,刘和平;防护林地区近地面层湍流结构及通量特征研究[J];气象学报;1992年04期
12 张霭琛,陈家宜,林雪兰,崔艳;绿洲和戈壁近地层大气湍流结构[J];高原气象;1994年03期
13 张旭,周秀骥;大气折射率湍流结构系数C_n~2的观测试验[J];应用气象学报;1994年01期
14 陈武喝;几种大气折射性湍流结构参数C~2_n模型比较[J];嘉应大学学报;1997年06期
15 吕盘明;湍流结构方向边界条件对平面后台阶突扩通道粘性分离区的影响[J];工程热物理学报;1995年02期
16 熊刚,戴光清,游勇;明渠水流湍流结构的试验研究[J];气动实验与测量控制;1991年03期
17 邓联木;;河流—大气系统两种湍流运动耦合的探讨[J];水资源研究;2003年04期
18 白玉川;许栋;;扰动对明渠湍流结构及床面稳定性影响的实验研究[J];水利学报;2007年01期
19 丛晓春,张旭,何大四;宝钢地区大气边界层的湍流结构特征分析[J];同济大学学报(自然科学版);2004年09期
20 吴少融,K.Rehme;燃料棒束对称近壁子通道内湍流结构的模拟实验研究[J];中国核科技报告;1990年S4期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘明潇;李国栋;孙东坡;赵亚飞;;近壁区泥沙颗粒运动与湍流结构的响应研究[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
2 王畅畅;王国玉;黄彪;;非定常空化湍流结构演化过程及流动机制研究[A];第二十九届全国水动力学研讨会论文集(上册)[C];2018年
3 胡非;;霾污染天气边界层和湍流结构及PM2.5的演变特征[A];第33届中国气象学会年会 S10 城市、降水与雾霾——第五届城市气象论坛[C];2016年
4 杨海博;薄天利;郑晓静;;沙尘输运中的阵风湍流结构[A];中国力学大会-2015论文摘要集[C];2015年
5 曹玉会;陈军;陶建军;佘振苏;;基于级串概念的湍流结构分类[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
6 陈军;佘振苏;;面向工程应用的湍流结构分析[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
7 郭力;张星;何国威;;圆柱绕流湍流结构及气动噪声大涡模拟[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
8 杨海博;薄天利;郑晓静;;大气边界层湍动能标度关系试验研究[A];2016年全国环境力学学术研讨会摘要集[C];2016年
9 胡宁;刘欢;佘振苏;;大涡模拟模型对湍流结构系综的效应研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
10 冯峰;郭力;孙健;王强;;喷流湍流结构及气动噪声大涡模拟[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 李海锋;大气微环境多尺度耦合模拟界面湍流条件研究[D];清华大学;2017年
2 王磊;湍流传热和湍流控制的数值模拟研究[D];中国科学技术大学;2007年
3 刘心洪;搅拌槽内湍流特性的实验研究[D];北京化工大学;2010年
4 唐顺林;湍流中大尺度结构对小尺度结构的影响[D];哈尔滨工业大学;2016年
5 马贵阳;内燃机缸内湍流流动的数值模拟[D];大连理工大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 马应生;2006春季珠江口海岸带近地面层湍流结构与热通量的观测研究[D];中国海洋大学;2011年
2 姚菡;南海大气边界层湍流结构及输送特征[D];中国海洋大学;2011年
3 朱兰;基于展向壁面振动控制的槽道湍流结构研究[D];南京理工大学;2008年
4 陈香;风场湍流特性对散状颗粒物风蚀污染的影响研究[D];山东科技大学;2011年
5 吉卫云;沥青基碳材料制备与性能研究[D];太原理工大学;2008年
6 王坤鹏;波流作用下层移输沙的两相流数值模拟[D];浙江大学;2016年
7 闫允鲁;翼型槽道流动的湍流特性研究[D];上海应用技术大学;2016年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 本报记者 吴苡婷 通讯员 马东梅;情系湍流 至诚报国[N];上海科技报;2017年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978