低温环境下风侵对混凝土建筑的指标影响研究

低温环境下风侵对混凝土建筑具有侵蚀和软化的影响,构建风侵对混凝土建筑风侵剪力传递的关系模型,建立约束指标体系,采用本构模型与徐变模型进行混凝土建筑的风侵软化关系分析,构建混凝土风侵结构的非线性徐变结构模型,采用有限元分析方法,分析低温环境下风侵与混凝土建筑的粘性退化关系,模拟风侵对混凝土蚀化的受力过程,计算混凝土结构抗拉的强度,进行应力曲线拟合分析,实现低温环境下风侵对混凝土建筑指标影响的定量分析。     

MM5/CALMET模式系统在风能资源评估中的应用

论文建立了一个适用于区域性风能资源评估的数值模式系统,该系统由中尺度气象模式MM5和微尺度模块Calm et以及风能资源参数计算模块组成。运用该模式系统分别对代表我国沿海风能丰富区的江苏省沿海地区和复杂地形条件下的北部风能丰富区的甘肃省酒泉地区的风能资源进行1 km×1 km高分辨率的逐时模拟,并通过与模拟范围内测风塔观测资料的对比检验该模式系统对我国不同地形条件下的风能资源评估能力。对比结果表明该模式系统可以很好地模拟出这两个地区的风能资源分布情形,不仅各测风塔处的年平均风速模拟值与实测值较为接近,风向频率和风功率密度方向频率也与观测值较为吻合。总体来看,该模式系统对甘肃省酒泉地区的模拟值与实测值的对比结果要优于江苏省沿海地区的对比结果。因此,该模式系统可以用来对我国不同地形条件下的风能资源进行高分辨率的评估。同时通过分析这两个地区70 m高度处的年平均风速、年平均风功率密度、年有效小时数、年发电量的水平分布结果发现,江苏省沿海地区海面上风能资源比陆上沿岸区域丰富,且风能资源沿海岸线往南逐步增加;甘肃省酒泉地区中部的盆地区域由于受南北高山形成狭管效应的作用,风能资源非常丰富。     

渤海风场的概率预测模型研究

风是海上溢油迁移扩散的关键动力因素之一,溢油区风场的精确预报是油膜漂移轨迹预测的基础。本文对渤海的历史风资料进行了相关分析,根据不同区域风的相关性和不同时段风的差异性,分别进行了渤海风的区域划分和时段划分;根据风在每两个指定方向转换的概率和风的平均持续时间,建立了渤海风场的概率预测模型。该预测模型生成的随机风时间序列能体现出历史风场的能量水平、周期性和方向变化,且与相应历史时期风资料的统计参数吻合良好,可为高精度海面溢油预报提供动力基础,也可为其他相关海洋动力学计算提供参考。     

基于WRF模式的广东海上风资源评估

在概述风资源评估传统方法的基础上,通过以下两个方面对基于WRF模式的海上风资源评估方法进行探讨。首先,详细分析了基于WRF模式的海上风资源评估的过程;其次使用珠江口某设计中的海上风场作为算例,进行了风资源量化估计,并对结果进行了对比。得出的主要结论为,鉴于我国缺乏长期和大面积的海上测风网,使用数值天气预报对海上风资源进行评估是必须的;风切变指数的变化剧烈,不应视作常数;数值预报数据应根据测风塔数据进行校正;对于选定了位置的风场,根据现场测风塔和根据数值天气预报给出的评估结果无显著差别。     

风电机组噪声预测

在已有后缘为钝形双叶片风电机组噪声预测模型基础上,结合我国风力发电机组叶片形状及其辐射噪声的频谱特性等,对预测模型进行了修正.通过对3台不同型号风电机组13个测点噪声测量值和预测值对比验证表明,修正后模型能较好地反映风电机组噪声的衰减规律.在预测点与风轮中心距离大于1.5倍风轮直径时,修正后模型预测值与实测值差值在±2.5dB(A)范围内.利用修正后预测模型计算确定的风电机组噪声声功率级及指向性指数,将其代入考虑指向性的点声源模型,可用于简化预测与风轮中心距离大于3倍风轮直径处的噪声.     

太湖富营养化控制机理模拟

建立了一个将三维风生湖流模型,水质模型和富营养化模型耦合的数学模型,该模型不仅可以对太湖的风生湖流,总磷、总氮、COD等水质要素进行模拟,还可以模拟藻类在太湖中的生长和消亡情况以及其随风生湖流迁移的规律;在模型中,还考虑了水温、总氮、总磷和太阳辐射等环境生态因子对藻类生长率的影响,并且将模拟结果与1998年太湖的实测资料进行了对比,结果表明:该模型对风生湖流、总磷、总氮的模拟都是切合实际的,以叶绿素a浓度描述的藻类浓度的模拟值也能较好的拟合实测值。     

基于NLMSFD模式对风速分布规律的数值模拟——以山东威海风电场为例

针对风电场建设要求,论文利用非线性高分辨率数值模式NLMSFD尝试对山东荣成地区风资源进行评估。在试验区域内,分别选取两座测风塔不同高度上1年的月平均风速观测资料作为驱动值,利用模式对试验区的风速分布进行了模拟试验,获取了试验区100 m×100 m分辨率条件下风速一年四季的空间分布信息,并将模拟值与实测值对比,分析了模式在试验区地形及粗糙度条件下的模拟精度,评价了NLMSFD模式的可适用性。结果表明,模式的模拟结果基本能反映出月平均风速的时空变化规律,但两塔位置处模拟值与观测值的相对误差随高度和季节变化有所不同。从季节上看,模式的模拟结果在冬季较好,夏季误差稍大,春、秋次之;从高度上看,除10 m高度外,其它高度层的相对误差大多在10%以内。利用不同位置的观测资料驱动模式,模拟结果的精度也受影响。如利用远离海岸边的观测资料驱动模式要比近海观测资料驱动模式所得的模拟结果好;同时对于近海的测风塔,采用距地面位置较高的观测资料作为驱动值要比采用10 m高度的资料驱动模式的模拟精度好。这些结果说明NLMSFD模式在精细化风资源评估及风电场选址中具有一定的参考应用价值。     

垂直切变风场中大气污染物输送扩散的分层模式

应用分层处理法,将大气边界层中水平流场有明显转折的层次定为分界层,建立了污染物输送扩散的分层模式。研究结果表明,当上、下层流场一致时,本模式的解与传统模式基本一致。而当上、下层风向不一致时,污染物的横向散布范围被加大,地面污染轴线将随着距离增加逐渐向下层风的下风向偏移。     

城市街道汽车污染扩散规律模拟研究

如何简单而准确地模拟城市街区污染的扩散规律,对于城市汽车污染控制决策具有重要的意义,从大量实测数据,分析了风速风向等影响街道峡谷污染物扩散的主要因素,采用丹麦开发的街道峡谷模式ＯＳＰＭ,对汽车污染扩散规律进行模拟研究。与北京实测数据对比结果表明,该模式较好地模拟昼间风速风向对街道峡保内汽车污染扩散的影响,比较准确地反映了峡保中流场的主要特征,以及汽车排放污染物的扩散规律,污染物浓度与风速的倒数摈心     

海上风电场升压站电气设备可靠性建模

海上升压站是风电场电能传输的关键环节。针对海上升压站电气设备的可靠性研究,提出了一种新颖的基于马尔可夫过程的建模方法。首先对升压站电气设备的运行状态进行划分,确定其二状态马尔可夫模型,其次分析基本元件的连接形式,建立其状态转移概率矩阵和转移概率密度矩阵。在此基础上根据马尔可夫方程建立海上风电场升压站内主要设备变压器、母线,电缆等的可靠性模型,并分析了升压站系统的可靠性指标,最后根据某海上风电场的具体数据,结合所建立的升压站电气设备的可靠性模型,对此风电场的升压站系统的可靠性指标进行计算分析。     

湖北省风能资源的高分辨率数值模拟试验

利用边界层模式CALMET耦合中尺度模式MM5对湖北省的风能资源分布特征进行数值模拟,得到水平分辨率1 km、 垂直高度10~150 m覆盖全省的风能资源分布。通过与测风塔对比发现,模式对九宫山7月、 11月的逐时有效风速的模拟相关系数分别为0.59、 0.57;受下垫面复杂地形的影响,10 m高度上的误差最大,50 m高度的模拟效果好于其他高度。70 m高度上数值模拟风速年均误差为7.21%,逐月平均风速误差范围在6.62%~7.30%之间。全省风能资源的总体分布特征是:中东部大于西部,西部的等值线相对凌乱且密集,冬、 春季风速、 风功率大于秋季,西部地区为风资源较贫乏地区。数值模拟结果虽然存在一定的误差,但模拟得到的风能资源分布趋势是符合本地区气候和地形特征变化规律的,可以作为制定区域风电发展规划的科学依据。在进行风电场选址时,对于误差大于平均水平的地区需要多布设测风塔。     

小风条件下大气扩散模式发展回顾研究

由于小风对污染事件的潜在影响,以及与中等风速和大风条件相比边界层结构、湍流和扩散的特殊性,常规的稳态高斯烟流模式在这种条件下具有局限性,建立适用于小风条件的大气扩散模式具有重要的理论和实际意义。本文回顾了近年来小风条件下大气扩散模式的建立和发展,从较简单的解析模式到复杂的数值模式,并对不同模式的参数化方案、与示踪物实验的比较结果、适用性和不足之处进行了总结。综合考虑不同模式的优劣,在应用方面有利于根据实际情况选择合适的模式,在模式开发方面,有助于建立更加完备的大气扩散模式。     

长江三角洲地区大气污染物水平输送场特征分析

以长江三角洲地区为研究对象,探讨城市群环境污染规律.利用区域中尺度大气数值预报模式MM5模拟2004年1,4,7和10月长江三角洲地区的气象场.结果表明:冬季,长江三角洲地区近地面及500 m高度层主要为西北风控制,输送气流主要来自西部内陆地区;春季,盛行东南风和偏东风,存在明显的东南向西北方向的输送气流;夏季,则以偏南输送气流为主,杭州湾地区海面向内陆方向以及太湖湖面风速较大,输送扩散能力较强;秋季则转为东北风,近地面杭州湾以北盛行北风,以南主要受海面东北风的影响.结合HYSPLIT-4三维轨迹模式计算分析该地区典型污染过程时污染物的输送气流轨迹,证实了污染过程伴随500 m高度处东北主频气流的“外源”输入现象.      

L波段SMAP卫星数据平静海面亮温信息提取研究

风致海表粗糙度是微波辐射计接收亮温的主要误差来源,通过建立亮温增益模型对海面亮温进行修正是获取平静海面亮温信息的一项关键工作。基于SMAP卫星L2C海面亮温数据和10 m风速数据,分析了亮温增益与风速之间的相关性,并利用最小二乘法根据不同风速区间建立L波段下的粗糙海面亮温增益模型,在考虑白冠对亮温影响的情况下,输入Argo浮标插值得到的温、盐数据集,使用Meissner-Wentz介电常数模型计算得到参考亮温,与亮温增益模型修正得到的平静海面亮温进行回归分析,定量评价了该模型在该海域的适用性。研究表明,风速与亮温增益呈现正相关关系,0～3 m/s风速区间的水平极化亮温灵敏度比垂直极化方式高0.25 K/(m/s),3～12 m/s风速区间的前者比后者高0.02 K/(m/s),大于12 m/s风速区间的前者比后者高0.01 K/(m/s);在靠近陆域的海面亮温偏差比较大,在开阔海域大部分极化亮温误差均能控制在0.2 K以内;模型亮温与参考亮温回归分析的决定系数均在0.5以上,均方根误差均可以控制在0.2 K以内。     

海面动力学粗糙度参数化方案对近海风资源评估结果的影响

采用数值模拟手段可以获取风能资源开发利用高度处资源量的区域分布状况,海面的动力学特性对近海面风速的数值模拟结果影响较大,论文采用WRF模式来研究不同海面动力学粗糙度参数化方案对近海及沿海地区风能资源的数值模拟评估结果影响以及方案的适用性.采用不考虑粗糙度变化(P_0)、WRF模式中参数化公式系数为定值的方案(P_WRF)、Yelland和Taylor 的分风速对参数化系数进行取值的方案(P_YT)对杭州湾近海及沿海地区风场进行模拟研究.通过与观测资料的对比分析可以得出以下结论:通过参数化方法改变海面动力学粗糙度可以改进近海和沿海地区风速的模拟效果,且P_YT 方案的模拟效果要优于P_WRF方案;当观测点为海风时,考虑粗糙度变化方案的风速模拟结果改进更加明显;观测点风速低于约8 m/s 时,所有方案模拟结果的相对误差均随风速增加而降低,P_YT 方案的模拟误差最小,P_0 的误差最大;而当风速大于8 m/s 时,相对误差会随风速的增加而增加,P_YT方案模拟误差最大,P_0 方案误差最小.三种方案模拟风能资源差异主要体现在陆地沿海和近海区域,离海岸线较远的陆上地区模拟结果相差不大,在沿海和近海区域方案P_WRF平均风速模拟结果比方案P_YT的偏高约为0.5 m/s,平均风功率密度偏高约为50 W/m².     

海陆风环流情况下的大气扩散模式

本文讨论了海岸地区的大气过程和空气污染模式,推导了一个海陆风环流情况下的大气污染物输送扩散模式。实例应用表明,该模式对海陆风上下层风向存在切变时的空气质量模拟是有效的。      

环渤海区域风能资源WRF同化模拟及特征分析

利用WRF模式及其3DVAR同化模块,结合环渤海区域风能资源观测网测风塔观测数据,设计并构建了多种3DVAR 同化方案,用来提高环渤海区域风能资源数值模拟初始场质量。以2010 年4 月12 日至13 日一次大风过程为研究对象,利用该同化方案进行了一系列WRF数值模拟对比试验。选择较优的3DVAR同化方案对环渤海区域70 m高度风能资源进行了2009 年6 月1 日至2010 年5 月31 日一整年的数值模拟。模拟结果表明,较优的3DVAR同化方案能有效地改进区域风能资源数值模拟初始场质量,主要体现在模拟值与实测值更为接近,模拟效果得到显著改善。环渤海区域70 m高度年平均风速和年平均风功率密度呈现出南小北大的分布特征,渤海中部和北部风能较大,沿垂直于海岸线向内陆方向,风能参数急剧减小。     

山东近岸黄海极值风速预测及防灾建议——基于极值分布和风向的预测

在总结有关海上大风预测研究成果的基础上,根据极值理论合理选取预测极值风速的极值分布计算模型:Gumbel分布和Poisson-Gumbel分布。根据山东近岸黄海26 a的风速观测资料,采用分风向统计数据和投影法处理数据,充分考虑风向和相邻风向的影响,形成十六个风向的年极值序列和过程极值序列样本;最后,用两种模型计算得到各个风向的极值风速预测结果,对比不考虑风向的计算结果,分析出黄海海域海洋风灾发生的时间规律和致灾风向,并对黄海海域的防风减灾提出合理建议。     

Wind tunnel experiment of gas diffusion in stably stratified flow over a complex terrain

Wind tunnel experiments were conducted to investigate air flow and gas diffusion in neutrally and stably stratified flows over complex terrain, using a terrain model of Steptoe Butte in the U.S.A.The terrain model was made with an aluminium cast and cooled by using transistor thermo-modules in order to simulate a stably stratified flow over the complex terrain. The wind tunnel results for gas concentration were superposed by a computer using probability distributions for wind direction, wind velocity and atmospheric stability observed at Steptoe Butte, in order to compare the wind tunnel results with field data.Application of the superposition method provided better agreement with field data than the usual method without the superposition.     

任意风向时的线源扩散模式研究

给出了一个适用于风向与公路成任意夹角的有限长线源的扩散模式;讨论了不同风向、线源长度等,对线源中心下风距离的污染物地面浓度的影响;并将这个模式与CALINE-2模式和风洞试验结果进行了比较。