吴徐平
- 作品数：13 被引量：11H指数：2
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- 模拟的对流边界层光学湍流的特征尺度分析被引量：2
- 2012年
- 边界层作为地面与自由大气的过渡带对人类活动影响很大。边界层湍流结构尤其是夹卷层的湍流特征,是边界层研究的一个重要方面,这对于加深对边界层的认识以及研究边界层参数化具有十分重要的意义。由于边界层上部位置较高,难以进行精细结构观测。在室内对流水槽(150cm×150cm×60cm)中模拟了大气对流边界层的发生发展。将准直光通过模拟对流边界层得到光斑图像数据。利用改进协方差法对光斑图像进行功率谱分析,找出功率谱密度最大值所对应的频率即峰值频率,峰值频率对应的波长为涡的特征尺度。研究结果表明,在混合层,峰值波长较小,说明此处混合比较均匀,小尺度结构占主导地位。而夹卷层的峰值波长较大。夹卷层的平均峰值波长与对流Richardson数存在一定的关系,这种关系受下垫面类型以及对流状况的双重影响。
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- 关键词：大气光学峰值波长功率谱分析非均匀下垫面
- 非均匀下垫面条件下对流边界层的物理模拟研究
- 吴徐平
- 关键词：非均匀下垫面对流边界层物理模拟湍流流场
- 模拟的对流边界层大气闪烁频谱特性研究被引量：3
- 2009年
- 边界层是地面与自由大气的过渡带,对人类活动有重要影响。由于边界层上部位置较高,进行精细结构观测很难。在室内对流水槽(150 cm×150 cm×60 cm)中模拟了大气对流边界层的发生发展。将准直光通过模拟对流边界层得到光斑图像数据,对光斑图像数据进行频谱分析。根据光在湍流介质中的传输理论确定无标度区间得到边界层各高度处的标度指数。研究表明,均匀下垫面标度指数在混合层基本在-8/3左右,接近各向同性湍流的理论值。而夹卷层的标度指数,实验初期严重偏离理论值,但在实验后期,由于对流剧烈也逐渐接近-8/3,此时夹卷层也趋于混合均匀。夹卷层平均标度指数与对流Richardson数存在一定的关系。标度指数廓线随高度的变化特点与同时刻的热通量廓线和归一化光强方差廓线有比较一致的对应关系。
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- 关键词：大气光学光学湍流
- 对流边界层水平温度场特征的水槽模拟研究
- 2010年
- 利用对流水槽模拟分析了均匀下垫面自由对流边界层的水平温度场结构特征.根据几何相似、运动相似和动力相似等要求设置初始条件和边界条件实施模拟.对流水槽的尺度为1.5 m×1.5 m×0.6 m,先加入具有一定温度层结的去离子水,然后底部加热形成对流,模拟对流边界层的发生和发展.利用快速响应的温度传感器测量温度廓线和不同高度上的温度起伏;利用准直光闪烁原理获得光学湍流场.根据温度廓线和光学湍流场的结果得到对流边界层厚度和稳定度等参数.根据不同高度的水平脉动温度,利用AR谱方法分析水平温度谱峰值频率所对应的尺度,该尺度对应于对流边界层的准二维对流热泡的水平尺度.统计分析结果表明,自由对流边界层大涡的水平尺度在边界层的下部随高度的增加而增加,约在0.65倍边界层厚度处达到最大,然后随高度的增加又逐渐减小.物理模拟与数值模拟和野外观测结果符合一致.根据对流热泡的这种特征,提出了一个自由对流边界层的热泡模型.
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- 关键词：对流边界层物理模拟
- 非均匀下垫面对流边界层热通量特征的物理模拟研究被引量：2
- 2009年
- 利用对流水槽,通过在底面设置马赛克状隔热覆盖物,模拟热力非均匀下垫面对流边界层的发生发展.在对流边界层发展的同时,利用温度廓线测量仪器分别测量不同下垫面的温度廓线,获取不同时刻温度场的数据,由此计算了热通量廓线。结果表明,非均匀下垫面对流边界层的归一化热通量随高度表现出非线性特征,即具有上凸和下凹的特征。上凸和下凹特征随时间出现振荡,这明显不同于均匀下垫面的情形。从热通量等值线图上可以看出,总体平均的热通量廓线振荡较小,局地热通量廓线振荡较大,而且下垫面未覆盖区域的热通量廓线比覆盖区域振荡的频率更高、振幅更大。这表明,非均匀下垫面条件下的对流边界层和均匀下垫面条件下的对流边界层的湍流结构有很大的不同。热力非均匀下垫面湍流特征呈现出一些均匀下垫面所没有的物理特性。在均匀下垫面得到的边界层的参数化规律不能简单地用于热力非均匀下垫面的对流边界层发展过程。水槽模拟的结果可以为数值模拟和野外观测提供有益的参考。
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- 关键词：非均匀下垫面对流边界层热通量
- 热力非均匀下垫面对流边界层流场结构特征研究被引量：3
- 2009年
- 利用对流水槽成功模拟热力非均匀下垫面对流边界层的发生发展.仿照数值模拟中常用的马赛克方法在对流水槽的底部铺了一些导热率缓慢的材料(橡胶薄板),使下垫面的加热存在差异,进而产生非均匀加热。利用温度廓线和准直光系统共同决定边界层顶部的位置和对流速度尺度.采用PTV测量技术获得高精度的二维流场,看到流场具有复杂的空间结构和尺度特征。相对于均匀下垫面来说,底部的非均匀加热使得混合层湍流的组织性得到加强,具有稳定的环流结构。非均匀下垫面对流边界层的方差随高度的变化曲线与均匀下垫面的特征明显不同。为了分析非均匀下垫面对流边界层的环流特征和水平输送对湍流变化的贡献,计算了湍流动能的湍流输送。计算结果表明,加热开始不久,由于不同下垫面的的温差较大,水平输送也较大;而当一段时间后,温差变小,水平输送也变小了。由此可以看出非均匀下垫面对流边界层的水平输送依赖于下垫面的非均匀强度。
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- 关键词：对流边界层
- 夹卷层大尺度相干结构运动特征的室内模拟研究
- 2009年
- 大尺度相干结构是大气边界层中一种重要的物理现象。本文利用室内水槽模拟方法模拟对流边界层的发生发展,利用实验获取的光斑图像对夹卷层大尺度结构进行了研究。通过分析实验采集的光斑图样中大尺度相干结构的闪烁特性,发现其对应于光斑中长而亮的条纹,而在闪烁指数廓线中对应于峰。根据大尺度结构的这种闪烁特征,本文提出了一种空间相关方法计算其垂直平均速度,并对大尺度结构的运动特征进行了分析,结果表明,边界层顶部热泡以缓慢运动为主,其驱动了边界层顶部的发展。
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- 关键词：光斑
- CCD位数和光圈大小对采样信号质量影响的研究被引量：2
- 2011年
- 类似CCD这样记录二维信息的传感器在诸多研究领域都有重要的应用。CCD的位数是涉及信号质量、价格和数据传输速度等方面的一个重要指标。CCD光圈也是影响信号质量的一个重要因素。采用数值模拟的方法,从信号的标准差和功率谱的角度讨论了CCD的采样位数和光圈调整对信号保真的影响,并给出了CCD的最佳工作状态图。结果表明,4位和6位CCD采样信号失真较大,而8位CCD,只有操作得当,才可以和12位CCD一样不失真地反映出真实的信号信息。根据模拟结果得出CCD的最佳工作状态图,为CCD的采集提供了很好的理论指导,有一定现实意义。
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- 关键词：激光技术CCD光圈标准差功率谱
- 热力非均匀下垫面条件下对流边界层特征的水槽模拟研究
- 物理模拟具有经济、操作方便、可重复性强、实验条件易控制等特点。物理模拟通过控制参数研究野外观测的现象并验证数值模拟的结果，是大气边界层研究的重要手段之一。本文利用对流水槽系统模拟了平坦热力非均匀下垫面条件下对流边界层的发...
- 吴徐平
- 关键词：非均匀下垫面对流边界层流场结构
- 非均匀马赛克下垫面的水槽实验模拟
- 利用对流水槽,在底面铺设马赛克绝热白胶板,模拟了对流条件下的大气边界层的发展过程。物理模拟结果表明,对流边界层高度的起伏增大,归一化夹卷层厚度和理查森数的关系、以及归一化夹卷速度和理查森数之间已没有明显的幂律关系;非均匀...
- 吴徐平袁仁民
- 关键词：非均匀下垫面边界层参数化
- 文献传递
