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分析风速近地表的流场结构及其对沙尘输运的影响中国论文中心论文,
风场统计规律的影响。进一步,通过对测量数据的分析,研究了近地表流场中的湍流相干结构的特点、时空尺度、随雷诺数的变化规律,并进行了风洞验证。最后,对野外非稳定风沙流进行了统计分析从及对沙尘物质的水平和垂向输运规律进行了研究,并提出了一个随机风速预测模型来对预测影响地表沙尘输运的随机风场。本论文主要工作如下:
摘要:本文开展了沙尘暴条件下近地层的流场和沙尘浓度实验探讨。首先,使用布置在民勤三号塔地区的超声风速仪、粉尘仪等实验装置,对近地表的流场和沙尘浓度进行了连续、同步观测,并通过对测得的实验数据进行了数据选取、排除噪点、风向调整的预处理,来获得有效数据。在此基础上,运用统计分析办法和谱分析办法对沙尘暴中近地表流速和沙尘浓度的廓线、脉动特点和谱进行了分析,给出了沙尘暴中风场的统计特点及沙尘物质对风场统计规律的影响。进一步,通过对测量数据的分析,研究了近地表流场中的湍流相干结构的特点、时空尺度、随雷诺数的变化规律,并进行了风洞验证。最后,对野外非稳定风沙流进行了统计分析从及对沙尘物质的水平和垂向输运规律进行了研究,并提出了一个随机风速预测模型来对预测影响地表沙尘输运的随机风场。本论文主要工作如下:1.风速功率谱方面:揭示了Kaimal谱并不适合描述2米从下的风速谱,本文在实验基础上给出了能够适用于以地表至50米的功率谱的经验表达式。2.风速结构方面:1)近地表流场中普遍有着着超大尺度结构-VLSMs和大尺度结构LSMs,在野外前者的流向空间尺度一般可达数公里,而后者的流向尺度则约为几百米;2)风场结构在高度上体现出分区特点:在8米从上为超大尺度结构(VLSMs)的有着区域,2米从下为大尺度结构(LSMs)的有着区域,而2米~8米之间则为两者共存的区域。3.沙尘输运方面:VLSMs对近地表流场中的沙尘的水平输运起着主导性的影响,这不仅体现在VLSMs不仅对8米从上的PM10颗粒的输运起着主要的影响,且同时影响了2m从下区域的沙尘运动。4.地表风沙流方面:给出了影响地表风沙流输运的近地表2米从下的随机风场的预测模型,与测量结果对比表明,预测模型能够较准确地反映风场的统计特点。 关键词:超声风速仪论文 沙尘浓度论文 湍流相干结构论文 特大尺度运动论文 随机风场预测论文
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    中文摘要4-5

    Abstract5-7

    目录7-10

    第一章:绪论10-18

    1.1 探讨作用10-11

    1.2 探讨近况11-16

    1.2.1 平均流速廓线11-12

    1.2.2 湍流谱12-13

    1.2.3 相干结构13-15

    1.2.4 近地表沙尘输运15-16

    1.3 本论文主要探讨内容16-18

    第二章:近地表风速和沙尘浓度的测量18-35

    2.1 野外和风洞测量18-26

    2.1.1 野外风沙流中风速和输沙强度的测量18-20

    2.1.2 野外沙尘暴中三维风速和PM_(10)浓度的测量20-23

    2.1.3 风洞净风场中风速测量23-26

    2.2 测量结果的可靠性分析及预处理26-31

    2.2.1 沙尘颗粒对风速测量结果的影响27-28

    2.2.2 测量数据中异常点的排除28-29

    2.2.3 平稳数据的选取29-30

    2.2.4 风向旋转30-31

    2.3 测量结果31-34

    2.3.1 风速的测量结果31-33

    2.3.2 沙尘的测量结果33-34

    2.5 小结34-35

    第三章:近地表风速脉动和沙尘浓度的统计分析35-50

    3.1 流向风速的平均廓线35-38

    3.1.1 风速廓线及平均时间的确定35-37

    3.1.2 地表粗糙度的确定37-38

    3.2 风速脉动的方差、湍流度和概率分布38-42

    3.2.1 流向风速的方差和湍流度39-40

    3.2.2 概率分布特点40-42

    3.3 近地面风速的相关分析42-44

    3.3.1 不同高度风速脉动的相联系数42-43

    3.3.2 不同高度风速脉动的互相关分析43-44

    3.4 流向风速的谱44-49

    3.4.1 流向风速谱的结构44-45

    3.4.2 低波数区域的-1次方谱规律45-46

    3.4.3 流向风速谱的经验公式46-49

    3.5 小结49-50

    第四章:近地表风速和PM_(10)浓度的的相干结构50-66

    4.1 各向异性大涡和背景湍流的临界频率50-53

    4.2 近地表流向风速的想干结构53-56

    4.2.1 相干结构的定义53-54

    4.2.2 相干结构的判别办法54-56

    4.3 近地面大气流动中的湍流结构56-63

    4.3.1 特大尺度运动(VLSMs)和大尺度运动(LSMs)56-58

    4.3.2 VLSMs和LSMs的共存区58

    4.3.3 风洞验证58-63

    4.4 流动结构随雷诺数的变化63-64

    4.5 小结64-66

    第五章:沙尘输运规律和近地农随机风场的模拟66-84

    5.1 输沙强度的脉动特点66-70

    5.1.1 地表输沙的间歇性66-69

    5.1.2 影响风沙流的风速脉动——能量守恒涡旋69-70

    5.2 沙尘浓度的水平和垂向输运70-75

    5.2.1 PM_(10)与来流风速的

同高度风速脉动的互相关分析43-443.4 流向风速的谱44-493.4.1 流向风速谱的结构44-453.4.2 低波数区域的-1次方谱规律45-463.4.3 流向风速谱的经验公式46-493.5 小结49-50第四章:近地表风速和PM_(10)浓度的的相干结构50-664.1 各向异性大涡和背景湍流的临界频率50-534.2 近地表流向风速的想干结构53-564.2.1 相干结构的定义5

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