CH9-The Atmospheric Boundary Layer
用密度函数理论和杜比宁方程研究活性炭纤维多段充填机理
密度函数理论和杜比宁方程可以用来研究活性炭纤维在多段充填过程中的吸附行为。
密度函数理论是一种分子统计力学理论，它建立在分子统计学和热力学的基础上，用来研究一种系统中分子的分布。
杜比宁方程是一种描述分子吸附行为的方程，它可以用来计算吸附层的厚度、吸附速率和吸附能量等参数。
在研究活性炭纤维多段充填过程中，可以使用密度函数理论和杜比宁方程来研究纤维表面的分子结构和吸附行为。
通过分析密度函数和杜比宁方程的解，可以得出纤维表面的分子结构以及纤维吸附的分子的种类、数量和能量。
这些信息有助于更好地理解活性炭纤维的多段充填机理。
在研究活性炭纤维的多段充填机理时，还可以使用其他理论和方法来帮助我们更好地了解这一过程。
例如，可以使用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等技术来观察纤维表面的形貌和结构。
可以使用X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等技术来确定纤维表面的化学成分和结构。
还可以使用氮气吸附(BET)和旋转氧吸附(BJH)等技术来测量纤维表面的比表面积和孔结构。
通过综合运用密度函数理论、杜比宁方程和其他理论和方法，可以更全面地了解活性炭纤维的多段充填机理，从而更好地控制和优化多段充填的过程。
在研究活性炭纤维多段充填机理时，还可以使用温度敏感性测试方法来研究充填过程中纤维表面的动力学性质。
例如，可以使用动态氧吸附(DAC)或旋转杆氧吸附(ROTA)等技术来测量温度对纤维表面吸附性能的影响。
通过对比不同温度下纤维表面的吸附性能，可以更好地了解充填过程中纤维表面的动力学性质。
此外，还可以使用分子动力学模拟方法来研究纤维表面的吸附行为。
例如，可以使用拉曼光谱或红外光谱等技术来测量纤维表面的分子吸附构型。
然后，使用分子动力学模拟方法来模拟不同分子吸附构型下的纤维表面的动力学性质，帮助我们更好地了解活性炭纤维的多段充填机理。
《2024年基于WRF-CHEM模式的连续雾霾过程数值模拟及其能见度参数化》范文
《基于WRF-CHEM模式的连续雾霾过程数值模拟及其能见度参数化》篇一一、引言随着工业化进程的加快和城市化水平的不断提高，大气污染问题日益突出，尤其是连续雾霾天气的频繁出现，对人类健康和环境造成了严重影响。
因此，对连续雾霾过程的数值模拟和能见度参数化研究具有重要的科学意义和应用价值。
本文基于WRF-CHEM模式，对连续雾霾过程进行数值模拟，并探讨其能见度参数化方法。
二、WRF-CHEM模式简介WRF-CHEM模式是一种集气象和化学于一体的区域空气质量模式，能够模拟大气中气态和颗粒态污染物的传输、扩散、转化和沉降等过程。
该模式具有较高的时空分辨率和较强的物理化学机制描述能力，被广泛应用于大气污染的数值模拟和预测。
三、连续雾霾过程的数值模拟本研究采用WRF-CHEM模式，对一次连续雾霾过程进行数值模拟。
首先，根据气象观测数据和污染源排放数据，构建模拟区域和初始条件。
其次，运行WRF-CHEM模式，模拟大气中气态和颗粒态污染物的传输、扩散、转化和沉降等过程。
最后，分析模拟结果，探讨连续雾霾过程的形成机制和影响因素。
四、能见度参数化方法能见度是评价大气污染程度的重要指标之一，对于连续雾霾过程的评估和预测具有重要意义。
本研究采用一种基于WRF-CHEM模式的能见度参数化方法，该方法综合考虑了气象条件、污染物浓度、相对湿度等因素对能见度的影响。
首先，根据模拟结果，计算大气中气态和颗粒态污染物的浓度。
其次，结合气象观测数据，计算相对湿度和其他气象因素。
最后，采用一定的算法，将污染物浓度、相对湿度等因素综合起来，得到能见度的参数化表达式。
五、结果分析通过对连续雾霾过程的数值模拟，我们发现：在雾霾过程中，气态和颗粒态污染物的传输、扩散、转化和沉降等过程相互影响，形成了一个复杂的物理化学过程。
同时，气象条件如温度、湿度、风速等也对雾霾的形成和消散起着重要作用。
在能见度参数化方面，我们发现：能见度与大气中气态和颗粒态污染物的浓度、相对湿度等因素密切相关。
大亚湾反符合探测器系统-高能物理研究所
通过此模型可以测量不同材料的k值，来比较 各种材料对水的污染程度，最后选择比较合 适的材料，将来用于大亚湾实验。
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水衰减长度和tyvek反射率研究I (t) = i(t) ∗ g(t)* 1 e−t/RC
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RPC 探测器系统
• • •
模块内4层RPC的朝向 •
大亚湾要求顶部覆盖RPC,可以与水契仑柯夫探测器 实现相互检验；要求探测效率(>95%),同时可以给出 muon的位置信息。 使用模块读出,模块的尺寸在2.1*2.1m,4层RPC,每一 层中包括了2块RPC(一大一小),每一个模块中有8块 RPC裸室; 4层RPC，效率实行4选3，在保证高效率的情况下 可以大大降低随机符合的事例，读出顺序XYYX读出, 读出条的间隔26cm,位置的分辨~0.1m； 模块重叠式排布，减小死区，实现高的探测器效率;
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反符合探测器系统
水池尺寸:近点实验厅16米×10米×10米，可以 容纳2个探测器模块，探测器与水池壁的距离 为2.5米。远点水池为16米×16米×10米，容纳 四个探测器模块。中心探测器置于水池中，被 至少2.5m 厚的纯水包围。
PMT个数：近点288个，远点384个 水池被tyvek反射膜分隔成两个独立的光学部
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水池中PMT和支撑结构
Unistrut frames & Tyvek panels
Potted & encapsulated base
Holder
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大亚湾的水循环净化系统
•大亚湾实验近点，水池的循 环速度为每小时10吨，净化速 度为每小时5吨;~10天净化一 个体积; •远点探测器,循环速度每小时 16吨,净化速度为每小时8吨 ,~10天净化一个体积. •进行水循环和净化装置有利 于水池水透明度的保持.
声波方程逆时偏移中的无分裂PML吸收边界条件
声波方程逆时偏移中的无分裂PML吸收边界条件王鹏飞;何兵寿【摘要】逆时偏移是当前地震资料处理的前沿技术,吸收边界条件是逆时偏移技术的重要组成部分.目前,业界常用的基于波场分裂思路的完全匹配层PML(Perfectly Matched Layer)吸收边界条件在改善边界吸收效果和改进偏移成像质量方面发挥了巨大作用,但这种方法需要在边界处为分裂后的各个分量开辟额外的内存空间,且需要分边角处理,增加了逆时偏移技术的内存负担和计算开销.为了减少内存负担和提高计算效率,首先从双程声波方程出发,推导了声波方程的无分裂PML吸收边界条件,然后给出该边界条件下波动方程逆时延拓的数值实现过程.理论分析和模型实验结果得到:无分裂PML边界条件具有与分裂算法相同的边界吸收效果,并且基于无分裂PML的逆时偏移算法效率更高,更便于程序代码的编写和GPU (GraphicProcessing Unit)的并行实现.【期刊名称】《工程地球物理学报》【年(卷),期】2015(012)005【总页数】8页(P583-590)【关键词】逆时偏移;吸收边界条件;无分裂完全匹配层;计算效率【作者】王鹏飞;何兵寿【作者单位】中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛266100;中国海洋大学海底科学与探测技术教育部重点实验室,山东青岛266100【正文语种】中文【中图分类】P631.5逆时偏移是当前地震资料成像处理领域的热点技术。
目前，国内外在逆时偏移领域的研究工作主要集中在以下几个方面：①波动方程逆时延拓算法[1,2]研究，包括差分格式推导、边界伪反射压制和数值频散压制等；②成像准则和成像方法[3-8]研究；③逆时偏移噪声压制方法[9-14]研究，主要研究波场延拓过程中由层间反射导致的低频噪音的压制方法；④逆时偏移存储策略[15-17]研究，主要用于降低逆时偏移的临时文件存储量和硬盘访问量，拓展逆时偏移处理的并行性并提高处理效率；⑤偏移处理的并行算法[18-20]研究，包括CPU(Central Processing Unit)并行、GPU并行以及CPU+GPU协同并行。
CH1_大气边界层
地球大气垂直分层
外逸层：温度低，气体粒 子外逸
热层：空气电离状态，电 报 中间层：垂直对流，最低92℃ 平流层：空气稀薄、平流、 飞机；15-35km臭氧 对流层：75%大气、90%水 蒸汽；云、雨、雪等
地球大气垂直分层
1.1 大气边界层定义
(11km)
Tropopause Troposphere
Boundary Layer Meteorology
边界层气象学
边界层气象学
Boundary Layer Meteorology 课程属性 : 专业课 学时/学分 : 32 / 2 成绩评定 ：笔试（70%）+ 平时成绩（30%） 施婷婷，应用气象学院，气象楼803室
教学目的和要求:
主要是研究大气边界层中的各种动力和物理过程。 大气边界层是指离地面1~2公里范围的大气层最底下的一 个薄层，它是大气与下垫面直接发生相互作用的层次， 它与天气、气候以及大气环境研究有非常密切的关系。 由于人类的生命和工程活动绝大多数都是发生在这一层 次内，所以大气边界层的研究又与工业、农业、军事、 交通、以及城市规划和生态环境保护等紧密相关。
boundary-layer
Boundary Layer Theory
Professor Ugur GUVEN Aerospace Engineer Spacecraft Propulsion Specialist
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Boundary Layer Definition
• Boundary Layer is the thin boundary region between the flow and the solid surface, where the flow is retarded due to friction between the solid body and the fluid flow.
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Properties of the Boundary Layer
• Hence since Prandtl number is 0.71 for air at standard conditions, the thermal boundary layer is thicker then the velocity boundary Layer. (Remember Prandtl number is a function of temperature).
近地表速度菲涅耳带初至层析反演
近地表速度菲涅耳带初至层析反演
近地表速度菲涅耳带初至层析反演
近地表初至层析反演静校正是解决复杂地表静校正问题的有效方法之一.基于层析反演的基本算法原理,采用线性插值逐层扩张的方法进行旅行时计算,并对射线追踪方法进行改进,使射线追踪结果更加稳定可靠,在方程组构建中采用菲涅耳带取代传统的数学射线,提高了抗初至拾取误差的能力.理论和实都证实了该方法的有效性.
作者：朱生旺 ZHU Sheng-wang 作者单位：中国石化,石油勘探开发科学研究院,北京,100083 刊名：新疆石油地质ISTIC PKU英文刊名：XINJIANG PETROLEUM GEOLOGY 年，卷(期)：2007 28(6) 分类号：P631.91 关键词：射线追踪层析反演静校正菲涅耳带。
Boundary layer theory
Therefore, for flow over a flat plate, the pressure remains constant over the entire p plate (both inside and outside the boundary layer).
P.Talukdar/Mech-IITD
Temperature profiles for flow over an isothermal flat plate are similar like the velocity profiles. Thus, we expect a similarity solution for temperature to exist. Further, the thickness of the thermal boundary layer is proportional to
2
df/dη is replaced by θ
2 d 3f dη
3
2
+ Pr f
dθ = 0 dη
Compare For Pr = 1
+ f
d 2f dη
2
= 0
θ (0
)=
0 and θ (∞
)=
1
df = 0 dη η=0
and
df =1 dη η=∞
Thus we conclude that the velocity and thermal boundary layers coincide, and the nondimensional velocity and temperature profiles (u/u∞ and θ) are identical for steady, incompressible, laminar flow of a fluid with constant properties and Pr = 1 over an isothermal flat plate The value of the temperature gradient at the surface (Pr =1) ??
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9.1.1 Eddies and thermals
当流体含有多种尺度的不规则涡流，称之为
湍流。这种涡流称为湍涡（eddies） 当流体运动很平稳是，每一个湍涡的尺度迅 速变小并逐渐消失（湍涡破碎），大湍涡的 能量最终耗散为热能。 湍流的主要特征是湍流运动时流体的主要的 物理属性如速度、温度、压力等随时间和空 间以随机的方式发生变化。
free atmosphere
entrainment zone
mixed layer surface layer
capping inversion 冠盖逆温
residual layer
geostrophic wind speed
stable boundary
9.3.3 Winds
the shape of the wind profile in the surface layer
FHs
(a) Daytime over a moist vegetated surface. (b) Nighttime over a moist vegetated surface. (c) Daytime over a dry desert. (d) Oasis effect during the daytime
湍流的能谱（energy ic energy） (TKE)
湍能是不保守的。
由于分子粘性（molecular
viscosity）大湍涡 耗散成惯性湍流流（毫米尺度）。
9.1.2 Statistical description of turbulence 湍流的统计描述
9.4.4 The Marine Boundary Layer
9.4.4 The Marine Boundary Layer
9.4.4 The Marine Boundary Layer
9.4.5 Stormy Weather
9.4.5 Stormy Weather
9.4.5 Stormy Weather
zo ：动力学粗糙度（aerodynamic roughness length） k = 0.4：卡门常数（ the von Karman constant） 此公式在表面层（近地层）中近中性稳定度条件下 适用，非中性条件下对上式有修正公式
(a) 纵坐标为线性坐标
(b)纵坐标为对数坐标
9.4.4 The Marine Boundary Layer
湍流应力(也称为 雷诺应力)
du 1 p 1 f v [ ( u'2 ) ( u' v') ( u' w')] dt x x y z
边界层大气方程组中出现湍流应力、热通量等新的和 湍流有关的变量，方程变得不闭合
出现三阶量 如为求解热通量，列 出关于热量的方程
考虑无限薄层，没有热容量
：sensible heat flux（感热通量、感热） FEs ：latent heat flux （潜热通量、潜热） FGs ：the conduction of heat down into the ground, (positive downward, away from the surface)
湍流的产生
机械湍流（
mechanical Turbulence） 热力湍流（ thermal Turbulence ）或对流湍 流（convective turbulence） 惯性湍流（inertial Turbulence）
机械湍流（ mechanical Turbulence）
列出三阶量方程，则 出现四阶量， 建立二阶量和平均量之间 的关系，称为一阶闭合 （first-order closure）， 梯度输送理论（ gradienttransfer theory ），K理论 （ K-theory ），K闭合， 混合长理论（ mixinglength theory ）
边界层厚度：一般1~2km，随时间空间变化，
从几百米~4km。 边界层上方为自由大气（free atmosphere） 湍流是边界层最重要的特征。
9.1 Turbulence（湍流）
大气运动的多尺度 Planetaryscale（行星尺度） synoptic scale（天气尺度） Mesoscale（中尺度） Microscales（微尺度） turbulence scales（湍流尺度）
潜热通量
B：波恩比（Bowen ratio)，感热和潜热之比。 B经常根据试验获得 the Bowen ratio ranges from about 0.1 over tropical oceans, through 0.2 over irrigated crops, 0.5 over grassland, 5.0 over semi-arid regions, and 10 over deserts.
由风切变产生
风切变产生的原因：地面摩擦力，地形建筑
等障碍物的阻挡等。
热力湍流（ thermal Turbulence ）
Thermal or convective turbulence, also known as free convection, consists of plumes or thermals of warm air that rises and cold air that sinks due to buoyancy forces. Near the ground, the rising air is often in the form of intersecting curtains or sheets of updrafts, the intersections of which we can identify as plumes with diameters about 100 m. Higher in the boundary layer, many such plumes and updraft curtains merge to form larger diameter (∼1 km) thermals. For air containing sufficient moisture, the tops of these thermals contain cumulus clouds
9.2.3 The bulk aerodynamic formulae 总体空气动力学公式
关于感热和潜热及土壤热通量的公式
Ts、Tair： 表层土壤和空气温度。 |V |：地面风速 CH： 热量的无量纲总体输送系数（dimensionless bulk transfer coefficient）
惯性湍流（inertial Turbulence）
由大湍涡产生，湍流串级(turbulent
cascade) Small eddies can also be generated along the edges of larger eddies, a process called the turbulent cascade, where some of the inertial energy of the larger eddies is lost to the smaller eddies
建立二阶量方程，同 时建立三阶量和二阶 均量之间的关系，称 为二阶闭合 （Second-order closure），建立三阶 量方程，同时建立四 阶量和三阶均量之间 的关系，称为三阶闭 合
局地闭合（local closure）和非局地闭合（non-local closure）
9.1.6 Turbulence Scales and Similarity Theory 湍流尺度和相似理论
不同高度处温度的时间序列
瞬时值 平均值
（ instantaneous valuev)
扰动值 方差 variance
速度方差基本不随时间变化，湍流 是平稳的。速度方差在空间上是均 匀的，即 湍流是各 向同性的（isotropic）。
协方差
9.1.3 Turbulence kinetic energy and turbulence intensity 湍能和湍流强度
kinetic energy
Turbulence kinetic energy，湍能，（TKE）
Richardson number, Ri （理查逊数）
Laminar flow becomes turbulent when Ri drops below the critical value Ric = 0.25. Flows for which Ric < 0.25 are said to be dynamically unstable. Turbulent flow often stays turbulent, even for Richardson numbers as large as 1.0, but becomes laminar at larger values of Ri. The presence or absence of turbulence for 0.25 < Ri < 1.0 depends on the history of the flow:a ehavior is analogous to hysteresis.
Chapter 9 The Atmospheric Boundary Layer 大气边界层
定义：The
portion of the atmosphere most affected by that boundary is called the atmospheric boundary layer(ABL)