简介:为了利用位相差值法实现大气湍流格林伍德频率的准确测量,研究了位相差值法的有效性、哈特曼探测器采样点数和采样频率的选取方法。首先给出了位相差值法的基本原理和测量噪声去除方法,然后分析了哈特曼探测器采样点数和格林伍德频率的统计平均次数对测量精度的影响,结果显示,当采样点数大于400、统计平均次数大于400时,可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。研究了测量噪声的影响,结果表明:去除噪声后,测量值的偏离误差从30%降低到0.6%。研究了算法的重复性精度,得到测量值偏离量的RMS值为1.9Hz,占理论值的3%,说明测量方法非常稳定。依据上述结果,对8-108Hz的湍流进行测量和分析,结果显示,当不考虑空气扰动时,测量值与理论值基本一致。最后,研究了哈特曼探测器采样频率和格林伍德频率之间的关系:哈特曼探测器的采样频率越高,能够准确测量的格林伍德频率也越高,并得到了定量的经验公式。上述结果表明,在满足采样点数、采样频率以及统计平均次数等条件下,位相差值法可以实现大气湍流格林伍德频率的准确测量。该研究工作为大气湍流的格林伍德频率测量提供了应用依据。
简介:利用中国气象局兰州干旱气象研究所定西干旱气象与生态环境试验基地的陆面过程观测资料,通过Finnigan等提出的获取湍流低频贡献的总块平均方法研究了低频部分对地表能量不平衡的影响。结果发现:(1)感热和潜热的低频部分较小,对感热的贡献在-1%~11%之间,对潜热的贡献在-7.3%~0.3%之间,对感热与潜热和的贡献在-1.4%~0.7%之间;(2)低频部分对感热和潜热的贡献随平均周期呈现先增后减的变化趋势;(3)不计低频部分时,地表能量的闭合度在晴天、阴天和阴晴混合天分别为0.93、0.76和0.87;(4)计入低频部分时,闭合度在晴天、阴天和混合天分别提高到0.98、0.86和0.93,提高了5%~10%;(5)阴天低频部分对闭合度的贡献随平均周期的加长而加大,晴天则增至1.5h后开始递减,混合天增至1.5h后保持定值。所以,低频贡献可以显著提高地表能量闭合度。但是考虑低频贡献后,仍存在2%~14%的欠闭合度,地表能量平衡问题还有未知的原因存在。
简介:470级帆船是奥运会比赛项目,其船体水动力性能对运动员成绩具有重要影响,为了得到适合470级帆船船体水动力数值计算的湍流模型,利用计算流体动力学(computationalfluiddynamics,CFD)方法,通过求解雷诺平均纳维尔-斯托克斯方程(Reynolds—averagedNavier—StokesEquations,RANSE)对470级帆船船体在不同湍流模型下的周围黏性绕流场进行了数值模拟研究。计算网格采用结构化网格,自由液面采用VOF(volumeoffluid,VOF)的方法进行处理。讨论SSTk-ω模型、Standardk-ω模型、Standardk-ω模型、Realizablek-ω模型、RNGk-09模型5种湍流模型对帆船水动力性能数值模拟计算结果的影响与原因,根据计算结果与经验公式估算结果比较分析,确定了470级帆船船体数值模拟采用RNGk-ω模型与经验公式更为接近。研究结果为下一步数值模拟帆船船体水动力性能打下了基础。
简介:采用Born近似的Maxwell方程组积分解形式较少应用于气动光学数值计算,其困难在于对该方程组的离散化数值计算.而结合GCV-FFT(GeneralizedconvolutionbyfastFouriertransform)方法,在自由空间传播的Rayleigh-Sommerfeld衍射方程数值计算可以达到比较高的精度.通过对Green函数及采样系数的修正,积分方法可以用于气动光学现象的数值模拟.通过在超声速湍流边界层中光束传输的数值计算,可以看到一些气动光学效应,如光束偏移破碎等,可以用修正GCV-FFT+数值积分的方法得到良好的模拟.现有的方法可以给出更接近物理本质的定量结果.
简介:采用PPM方法数值求解Euler方程;采用Shyue提出的考虑压力平衡的混合网格状态方程的处理方法,完成R-M不稳定性问题后期混合的数值模拟。界面不稳定性后期混合具有明显的三维特征,二维计算不能分辨后期混合流体团之间三维扭曲拉伸现象,因此要求三维数值模拟。另一方面,界面不稳定性后期,通过非线性作用,小尺度运动被充分激发,必须模拟从大尺度到小尺度的级串现象,因此数值模拟要求很高的空间分辨率,要求大规模数值计算。由此我们采用MPI、应用区域分解方法完成程序并行化,并行程序具有较好的可扩展性。
简介:以SD7032翼型为研究对象,基于求解雷诺平均N-S方程的有限体积法,采用S-A、k-w、SSTk-w、realizablek-ε、transitionSST和改进的γ-Re_(θ,t)转捩模型等6种湍流模型,对雷诺数为203800时翼型流动进行了数值模拟,评估了不同湍流模型在低雷诺数流动中的升阻特性和收敛情况。结果表明:当不考虑流动转捩时,和其他湍流模型相比,SSTk-w湍流模型计算得到的升阻系数更接近实验值,能够较好地模拟低雷诺数流动。考虑转捩时,改进后的γ-Reθ,t)捩模型的稳定性和收敛性都有较大提升,在小攻角范围内计算结果和实验值吻合。