一种微下击暴流的实时仿真及可视化方法
暴雨致涝及洪水风险分析虚拟仿真实验的设计与实现
实 验 技 术 与 管 理 第36卷 第8期 2019年8月 Experimental Technology and Management Vol.36 No.8 Aug. 2019
ISSN 1002-4956 CN11-2034/T
DOI: 10.16791/ki.sjg.2019.08.038 实验教学研究
暴雨致涝及洪水风险分析虚拟仿真实验的设计与实现
钟桂辉，刘曙光，娄 厦，沈 超，蔡 奕
（同济大学 土木工程学院，上海 200092）
摘 要：在土木工程学院进行虚拟实验教学中心建设过程中，运用水动力模型、ArcGIS技术、计算机技术设计完成了暴雨致涝及洪水风险分析虚拟仿真实验。从构建高仿真实验环境、提升专业实践教学效果入手，让学生在虚拟实验中加深对专业知识的学习和理解，实现了复杂问题可视化及不可及实验性项目可操作化，激发了学生的学习兴趣，提升了学生的工程实践能力和创新能力。 关键词：虚拟实验；暴雨致涝；洪水风险 中图分类号：N45；G642.423 文献标识码：A 文章编号：1002-4956(2019)08-0160-04
Design and realization of virtual simulation experiment for
rainstorm-induced waterlogging and flood risk analysis
ZHONG Guihui, LIU Shuguang, LOU Sha, SHEN Chao, CAI Yi
(Collge of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)
Abstract: During the construction of the virtual experimental teaching center in the college of civil engineering, the virtual simulation experiment of rainstorm-induced waterlogging and flood risk analysis is completed by using the hydrodynamic model, ArcGIS technology and computer technology. Starting with the construction of high simulation experiment environment and the improvement of professional practice teaching effect, students can deepen their learning and understanding of professional knowledge in virtual experiment, realize visualization of complex problems and operability of unrealistic experimental projects, which stimulates their interest in learning and enhances their engineering practice ability and innovation ability. Key words: virtual experiment; rainstorm-induced waterlogging; flood risk
下击暴流低空风切变数值模拟
第46卷第11期 6 g坊
2020 年 11 月 Sichuan Building MaterialsVol.46,No.llNovember ,2020
下击暴流低空风切变数值模拟
陈宇顿，吉柏锋
(武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉430070)
摘 要：下击暴流是雷暴天气中强下沉气流猛烈冲击地面后
沿地面向周围发展的近地面短时强风，极具突发性和破坏
性。由于其独特的形成和发展方式，下击暴流风场中会产生
很强的低空风切变，这种突发的低空风切变会对建筑物和大
型交通工具造成危害。本文采用数值模拟的方式模拟出下
击暴流缩尺风场，通过风场中特定位置处的速度变化来研究
下击暴流引起的低空风切变的发展特点。
关键词:下击暴流；数值模拟；风切变
中图分类号:P445 文献标志码:A
文章编号：1672 -4011( 2020 )11 - 0223 - 02
DOI：10. 3969/j. issn. 1672 - 4011. 2020. 11. 116
Numerical simulation of low level
wind shear of downburst
CHEN Yubei,JI Baifeng
(School of Civil Engineering and Architecture,
Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China)
Abstract: Downburst is a kind of short - term strong wind near
the ground, which is very sudden and destructive. Because of its
unique formation and development mode, there will be strong low
-level wind shear in downburst wind field, which is harmful to
土木工程下击暴流风速数值模拟的研究
第２９卷第１２期 振动与冲击 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ 土木工程下击暴流风速数值模拟的研究 李春祥 ，刘晨哲 ，申建红。，李锦华 （１．上海大学土木工程系，上海２０００７２；２．青岛理工大学土木工程学院，青岛２６６５２０） 摘 要：雷暴天气下击暴流之类的高强风对诸如输电塔这样的晶格状结构具有很大的破坏性。因此，建立可靠合 理的下击暴流风速模型来分析这些结构在这种极端风荷载作用下的动力响应是很有必要的。通过运用一些时频分析工 具可以发现：下击暴流风速表现出明显的非平稳性。而且，下击暴流非平稳风速时程可以分解为随时间变化的平均风速 即时变平均风速与具有一定相关性的随机脉动成分。基于Ｈｏｌｍｅｓ平均风速模型和Ｖｉｅｒｏｙ风速竖向分布模型，使用Ｄｅｏ— ｄａｔｉｓ提出的均匀调制非平稳随机场的模拟方法，数值模拟了雷暴天气下击暴流行进路线上某一固定位置处的竖向分布 风速场。在随机脉动成分的数值模拟过程中，引入了三次样条函数插值技术，以减少Ｃｈｏｌｅｓｋｙ分解的次数，进一步提高了 数值模拟雷暴天气下击暴流风速的效率。 关键词：下击暴流；时变平均风速；数值模拟；三次样条函数插值技术；谐波叠加法 中图分类号：ＴＵ ３１１ 文献标识码：Ａ 下击暴流往往伴随着雷暴天气而出现，经常会产 生一些极端的风荷载情况。由下击暴流所引发的结构 破坏在世界各地都有发生，近年来已经引起了广泛的 注意。根据有关机构的记录，在美国、澳大利亚、南非 等地，大约８０％与气候相关的输电塔破坏是由下击暴 流或龙卷风这类高强风所导致的 Ｊ。下击暴流为雷暴 天气中强烈的下沉气流猛烈撞击地面，并由撞击点向 四周沿地表传播的极具突发性和破坏性的一种强风。 Ｃｈａｙ和Ｌｅｔｅｈ￣ｒｄ 解释了下击暴流的形成方式。具体 为：当地表附近的空气被加热后就会产生对流现象，对 流使得潮湿的空气上升并形成上升气流，随后当潮湿 的空气开始浓缩和冷却时，上升过程就停止了。冷却 后密度变大的空气开始加速向地表运动并形成下降气 流，当强度较大的下降气流剧烈地与地面碰撞并向四 周扩散就形成了下击暴流这种强风。 国外学者 对下击暴流进行了数次实测，发现下 击暴流所产生的风速场的竖向分布与传统大气边界层 风速场的分布有很大的不同。下击暴流风速场中最大 风速的位置比较接近地表面，离地表较远处的风速相 对较小。下击暴流风速具有很强的非平稳性，雷暴的 平移速度对风速场有较大的影响，大约占到风速场平 均风速的三分之一。而且，下击暴流风速场中随机脉 动部分风速有着较强的相关性，可能会对结构产生更 大的动力响应。国外许多学者对下击暴流风速场的时 变平均风速的模拟提出了自己的一些模型。Ｈｏｌｍｅｓ 基于碰撞射流理论提出了一种经验模型用以模拟下击 暴流行进过程中对某一固定位置所产生的随时间变化 基金项目：国家自然科学基金（５０５７８０９２）；山东省自然科学基金资助项 目（ＺＲ２００９ＦＭ０４５） 收稿日期：２００９—０６～２５修改稿收到日期：２０１０—０１—０４ 第一作者李春祥男，博士，教授，博士生导师，１９６４年１２月生 的平均风速。这种模型将下击暴流的平移速度与下击 暴流产生的径向风速进行了矢量合成。然而，在 Ｈｏｌｍｅｓ的经验模型中没有考虑风速场的竖向分布。 Ｏｓｅｇｕｅｒａ和Ｂｏｗｌｅｓｌ５ 提出了一个能够满足流体质量连 续性要求的竖向分布的表达式。而Ｖｉｃｒｏｙ 对Ｏｓｅｇ— ｕｅｒａ和Ｂｏｗｌｅｓ的竖向分布模型进行了修改，并提出了 一种轴对称的下击暴流风速场竖向分布的经验模型。 Ｗｏｏｄ等 基于下降气流的风洞实验数据，提出了一种 与计算流体动力学（ＣＦＤ）分析模型相吻合的风速场分 布模型。Ｓａｖｏｒｙ等 运用Ｈｏｌｍｅｓ的经验模型研究了输 电塔在下击暴流之类高强度风速场作用下的破坏情 况。由于Ｈｏｌｍｅｓ的经验模型没有考虑风速场的随机 波动成分，可能会低估了下击暴流风荷载作用下结构 的动力响应。最近，我国风工程专家瞿伟廉 在将下 击暴流分解为一个确定的时变平均成分和一个调制非 平稳的脉动成分的前提下，考虑距离变化对风速的影 响，研究了平均成分的特点和模拟方法。李春祥等 阐述了输电塔线体系抗下击暴流风荷载设计的重要 性，提出了有待于研究的若干问题。当前，就非平稳随 机场的数值模拟而言，国内外学者基本都是针对非平 稳地震的情况。Ｄｅｏｄａｔｉｓ １０］提出了一种基于进化谱的 均匀调制非平稳地震随机场的数值模拟方法，并且可 以运用快速傅里叶变换（ＦＦＴ）来提高其模拟的效率。 Ｃｈｅｎ和Ｌｅｔｃｈｆｏｒｄｌ１１］通过对下击暴流风速场实测数据 的时频分析，发现风速场的随机脉动成分的调制函数 大致是随时间变化的平均风速乘上一个系数（调制函 数）。 鉴于上述，本文针对下击暴流非平稳风速场，采用 Ｈｏｌｍｅｓ平均风速模型、Ｖｉｃｒｏｙ竖向分布模型、及Ｄｅｏｄａ— ｔｉｓ提出的均匀调制非平稳随机场模拟方法，将数值模
用于实时弹道仿真的低空风切变复合模型
用于实时弹道仿真的低空风切变复合模型
陈健伟; 王良明; 傅健
【期刊名称】《《系统工程与电子技术》》
【年(卷),期】2019(041)011
【总页数】8页(P2597-2604)
【关键词】弹道仿真; 低空风切变; 风场建模; 复合模型
【作 者】陈健伟; 王良明; 傅健
【作者单位】南京理工大学能源与动力工程学院 江苏南京210094
【正文语种】中 文
【中图分类】TJ012.3
0 引 言
相关研究表明,在影响火炮射击精度的所有外界因素中,气象条件占70%以上[1],其中,风是对弹箭飞行影响最大的气象因素。近年来,相关学者围绕风场建模及风对弹箭飞行的影响展开了大量研究,文献[2-3]从风场统计特性出发,建立了随机扰动特性的外弹道计算风场模型;文献[4]基于热成风公式,对100 km高度范围以内的大气运动展开建模分析,探究了高空风对远程弹箭运动的影响;文献[5-6]基于外弹道学及气象学理论分析了不同类型风场对弹丸弹道特性的影响。可以看出,目前弹道学中使用的风场模型可归纳为:①基于随机扰动过程的统计模型[7-8];②基于高度分层的平均风模型[9-10]。自然界中,风的形成受到地形、天气、太阳辐射等多重因素的影响,不同高度层内、同一高度层内不同位置的风速大小和风向均会发生变化,因此,上述两种风场模型虽具有一定工程价值,但都缺乏对真实、典型风场现象的描述。
风切变的概念可表述为空间内任意两点的风速风向差,发生在600 m高度以下的风切变称为低空风切变。低空风切变是一种与强对流天气、锋面天气、地理、环境因素等有关的大气现象[11-13]。当弹箭穿越低空风切变区域时,急剧变化的空速会改变弹箭的受力状态从而影响其弹道轨迹和飞行稳定性。目前,对于低空风切变的研究主要集中于民航领域的识别检测、危害防范和控制策略[14-17]等方面,而在适用于弹道仿真的风切变建模方法方面,研究很少。另一方面,目前实战或靶场实验中,对于气象因素的处理,主要方法是炮弹发射前一段时间(约1 h)内放置探空气球,由气象雷达跟踪并进行风速估算和气象数据收集,而后进行弹道仿真,时效性较差。
【CN110097224A】一种可视化风暴潮海浪耦合预报方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910367246.5(22)申请日 2019.05.05(71)申请人 中国科学院海洋研究所地址 266071 山东省青岛市市南区南海路7号(72)发明人 冯兴如 王彦俊 张斌 李一凡 尹宝树 万纬祺 (74)专利代理机构 青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙) 37247代理人 刘娜(51)Int.Cl.G06Q 10/04(2012.01)G06T 15/00(2011.01)
(54)发明名称一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法(57)摘要本发明公开了一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，包括对气象部门发布的多线程数据进行爬取与解析，形成预报文本、图片及预测数据；将预测数据存入PostgreSQL数据库中，当产生数据增量时，数据驱动线程会向风暴潮-海浪耦合模式发送数据和启动命令，自动启动耦合模式的运行，风暴潮-海浪耦合模式运算完成后，对超算数据进行处理，并输出到可视化数据资源队列中；再通过基于Leaflet的粒子可视化方法以及栅格数据图层绘制方法，将最终的结果呈现在海洋球上。本发明所公开的预报方法可以实现自动化运行耦合模式，提高预报系统的效率，使预报
结果更加直观和友好。
权利要求书2页 说明书6页 附图7页CN 110097224 A2019.08.06
CN 110097224
A1.一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，其特征在于，包括以下过程：(1)基于Scrapy框架对气象部门发布的多线程数据进行爬取与解析，形成预报文本、图片及预测数据；(2)将预报文本和图片采用Redis持久化存储方式存取，将预测数据存入PostgreSQL数据库中，当产生数据增量时，通过调用消息通知应用向手机客户端发送消息，同时数据驱动线程会向风暴潮-海浪耦合模式发送数据和启动命令，自动启动耦合模式的运行，并将预测数据作为驱动；(3)风暴潮-海浪耦合模式运行时，风暴潮模式和海浪模式分量分别采用ADCIRC和SWAN，两个模式分量通过耦合器控制同时运行，并交换数据；(4)风暴潮-海浪耦合模式运算完成后将超算数据输入到原始数据资源队列中，当数据预处理程序监测到原始数据资源队列不为空时，则启动数据预处理组件，对原始数据资源队列中的超算数据进行处理，并输出到可视化数据资源队列中；(5)前端引擎通过获取可视化资源数据队列中的数据，再通过基于Leaflet的粒子可视化方法以及栅格数据图层绘制方法，将最终的结果呈现在海洋球上。2.根据权利要求1所述的一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，其特征在于，所述步骤(1)中的具体方法如下：在调度器中将信息爬取分为文本信息获取、图片信息获取、台风信息获取三个进程，并通过调度器实现各进程的有序进行，在下载器中实现网页的请求并返回框架能识别的文档内容，并将该内容发送至信息解析端，借助爬虫文档解析组件BeautifulSoup，依据数据特点，将网页结构拆解形成预报文本、图片以及预测数据。3.根据权利要求1所述的一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，其特征在于，所述步骤(3)中，模式运行时，ADCIRC模式的风场模块读取台风或者热带气旋的强度和路径信息，用来计算模式的驱动风场，并且通过耦合器将计算出来的风场传递给SWAN模式，两者采用相同的风场驱动，ADCIRC模式的驱动场采用Jelesnianski的圆形台风模型。4.根据权利要求1所述的一种可视化风暴潮-海浪耦合预报方法，其特征在于，所述步骤(4)中，数据预处理组件对原始数据资源队列中的超算数据处理的具体方法如下：1)首先将队列中的数据分为要素数据和格点数据分别加载到内存，采用python中的pandas库对数据进行清理、合并和转换，最终形成只包含经度、纬度以及要素数据的csv格式文件，并存储到PostgreSQL数据库中；2)再通过python中GDAL地理信息处理库中的gdal_grid应用，利用公式(1)对要素数据进行反距离加权算法插值计算,通过得到每一个像素点和选定控制点对的逼近关系，以及相对应的权重关系，求得像素点相对应的变化关系，进而将数据填充为格点化文件，形成持久化存储的tiff文件；
基于FLUENT的下击暴流风场建模
总第２７２期 ２０１２年第６期 计算机与数字工程 Ｃｏｍｐｕｔｅｒ＆Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４０ Ｎｏ．６ １ｌ
基于ＦＬＵＥＮＴ的下击暴流风场建模
苏国威李瑞克 （西北工业大学电子信息学院机载电子综合信息系统研究生创新实验室西安７１０１２９）
摘要简要分析了下击暴流的基本特征，基于壁面射流原理，利用通用商业ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ）软件ＦＩ ＵＥＮＴ建立 了三维稳态微下击暴流模型，通过改变模型参数，研究了下击暴流倾角对风速的影响，以及双下击暴流之间的相互作用，分析了不同情况下
水平风速剖面和垂直风速剖面，仿真结果与文献中下击暴流的特征相符。在缺乏实测资料的情况下，利用ＦＬＵＥＮＴ软件进行数值模拟将 有助于更好的研究微下击暴流。
关键词微下击暴流；风切变；ＣＦＤ；风场模型；壁面射流 中图分类号Ｖ２ｌ１．３
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ Ｗｉｎｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｌｕｅｎｔ
ＳＵ ＧＵＯＷｅｉ ＬＩ Ｒｕｉｋｅ （Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ａｉｒｂｏｒｎｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１２９）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｗａｌｌ ｊｅｔ，ａ ｔｈｒｅｅ～ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｔｅａｄｙ ｍｉｃｒｏ— ｂｕｒｓｔ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｗｉｄｅｌｙ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ（ＣＦＤ）ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ＦＩ ＵＥＮＴ，ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ ｉｎ— ｅｌｉｎａｔｉｏｎ’ｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔｓ ｂｙ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ’ｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ， ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｃｈｉｅｖｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｒｅ ｆｉｔｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃ ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｉｃｒｏｈｕｒｓｔ ｇｉｖｅｎ ｂｙ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ．Ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ＦＩ ＵＥＮＴ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉ— ｔｉｏｎｓ ｌａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｆｕｒｌ ｓｃａｌｅ ｄａｔａ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ，ｗｉｎｄ ｓｈｅａｒ，ＣＦＤ，ｗｉｎｄ ｍｏｄｅｌ，ｗａｌ１ ｊｅｔ Ｃｌａｓｓ Ｎｕｍｌ￣ｒ Ｖ２１］．３
大气扰动建模及在民机工程应用中的研究
大气扰动建模及在民机工程应用中的研究
乔文峰
【摘 要】大气扰动是影响飞机飞行安全的重要因素.对民用飞机研制试验所需的及相关适航文件中规定的大气扰动进行了建模分析,包括环球风、风切变、大气紊流等.介绍了大气扰动模型在实时仿真系统中的实现及仿真,该研究是民用飞机飞行品质评估、FHA试验及大气扰动相关的适航验证试验的重要支撑.
【期刊名称】《民用飞机设计与研究》
【年(卷),期】2018(000)001
【总页数】5页(P104-108)
【关键词】民用飞机;适航;大气扰动;建模与仿真
【作 者】乔文峰
【作者单位】上海飞机设计研究院,上海201210
【正文语种】中 文
【中图分类】V216.7
0 引言
大气环境对民用飞机的飞行品质和性能有很大的影响，大气环境的建模与仿真可提升民用飞机仿真平台环境模拟的逼真度和实用性。大气扰动模型是飞行仿真模拟中大气环境仿真模块中的重要组成部分。通过建立风切变、紊流等大气扰动模型模拟复杂的气象环境，可为实时仿真平台提供逼真的风场环境模拟。大气扰动模型作为外部扰动，是进行飞行品质评估的重要环境模块之一，也是进行起飞、着陆等飞行训练科目必备的一项功能。另外，FHA、MOC8等适航试验都对大气扰动模型提出了要求。因此，建立较为精确的、符合适航试验的大气扰动模型是十分关键的。
大气扰动模型有很多种，鉴于实际大气的复杂程度，没有一种模型能完全模拟和覆盖实际情况。本文主要结合模拟器实际试验需要及大气扰动模型相关的适航规章，研究符合实际工程研发需要的大气扰动模型，以及针对大气扰动相关的试验技术进行探讨。
1 大气扰动模型简介
本文主要研究在民用飞机工程试验中用到的一些大气扰动模型，包括环球风、风切变和紊流。
1.1 环球风
环球风是指在一定空间中一定风向上存在的风，主要用于起飞、着陆试验和训练。其中，正侧风是一种特殊的环球风，其风向与跑道方向成±90°夹角。
1.2 风切变
【doc】微下击暴流的数值模拟
微下击暴流的数值模拟
第18眷第1期 1994年1月
大气科学 SCIENTIAATMOSPHERICASINICA
Vo】.18,N0.
Janl994
微下击暴流的数值模拟 ,/
孔凡铀黄美元徐华英—●●—●_——一●-_一
冲目科学院大气物理研究所,北京100029)
提要 p每,2,I
建立了一个具有极高分辨率的二维面对称徽下击暴流数值模式,对干,湿两类徽下
击暴
流线在云下的生成和演变过程进行了模拟试验,取得较理想结果.模拟湿傲下击暴
流线的各
种主要结构和演变特征与实测结果吻合较好.干型微下击暴流由冰晶降水元在干
绝热气层中
下落时的蒸发致冷驱动,只产生了很小的地面降水和降温.几百米厚的弱稳定层对
干傲下击
暴流有
关键词
一 ,引言
微下击暴流(或微下冲气流,microburst)是一种与对流性天气过程相伴的能够产
生对飞行安全构成极大威胁的强烈低空风切变的尽廑云气现象在8O年代的10
年
里,通过一系列外场计划的实施(如JAWS,NIMROD,FLOWS计划等),取得了
大量关于微下击暴流的多普勒雷达观测风场和回波资料以及其他气象资料.对微
下击暴
流的数值模拟始于8O年代中期.Sdvastava[q采用一维模式着重研究了微下击暴
流对环
境参数和微物理的敏感性.Proctort2,采用轴对称的TASS模式(TerminalArea SimulationSystem)较系统摸拟研究了微下击暴流的细微出流结构及其动力学.他
采用
了小到2O一4Om的极细网格间距,且只模拟云底以下部分.由于采用的轴对称模
式,
只能研究具有孤立静止和轴对称特点的一类理想微下击暴流,无法模拟环境风切
变作用
以及多下击暴流相互作用等非轴对称问题.Hjelmfelt[41等则利用IAS二维面对称
积云模
式(Orville系列)模拟了产生微下击暴流的对流云的发展演变,侧重云系统整个的
发
展以及下击暴流在云下的实际产生,相应所用的网格距也较粗(2o0m).
基于BIM+GIS_的水库下游洪水模拟与可视化方法
文章编号:1006—2610(2023)03—0007—08
基于BIM+GIS的水库下游洪水模拟与可视化方法
郭敏鹏1,王摇剑2,杨少雄1,孙继鑫1,杨摇波1,赵摇博1
(1.西安航天天绘数据技术有限公司,西安摇710100;2.航天恒星科技有限公司,北京摇100094)
摘摇要:为有效推进水旱灾害防御高质量发展,国家大力支持智慧水利建设。基于此,为实现水库下游洪水演进过
程快速模拟及三维立体可视,基于一、二维耦合水动力模型及三维倾斜摄影、BIM、GIS技术构建水库下游洪水模拟
与可视化方法,以吉林市碾子沟水库为例,对不同重现期设计洪水条件下水库下游洪水进行快速模拟,并在真实三
维场景下对洪水演进过程及淹没区范围、淹没历时及淹没水深等洪水要素信息进行全景映射表达和交互查询分析
展示。结果表明:在各重现期设计洪水条件下,洪水模型计算稳定,各方案模型计算相对误差均低于10-6数量级,
可知计算结果合理且满足工程要求,同时可实现洪水演进过程三维全景展示和灾害信息分析与交互查询。研究可
为水库下游洪水风险决策提供支撑,提升洪水灾害防范能力,为智慧水利建设提供解决方案。
关键词:设计洪水;BIM+GIS技术;数值模拟;洪水演进;三维可视化
中图分类号:TV122.3摇摇摇文献标志码:A摇摇摇摇DOI:10.3969/j.issn.1006-2610.2023.03.002
ASimulationandVisualizationMethodforFloodEvolutionDownstreamofReservoirsbasedonBIM+GISTechnology
GUOMinpeng1,WANGJian2,YANGShaoxiong1,SUNJixin1,YANGBo1,ZHAOBo1
(1.XI'ANAerospaceRemoteSensingDataTechnologyCo.,Ltd.,Xi'an摇710100,China;
2.SpaceStarTechnologyCo.,Ltd,Beijing摇100094,China)
微下击暴流的三维建模与预警仿真研究
第２８卷第１２期 计算机仿真 ２０１１年１２月
文章编号：１００６—９３４８（２０１１）１２—００４７—０６
微下击暴流的三维建模与预警仿真研究
刘 畅 ，李 滔。，梅江涛 ，程宇峰
（１．西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１０１２９；
２．中航工业雷达与电子设备研究院，江苏无锡，２１４０６３）
摘要：风切变是一种特殊的大气现象，对飞机的飞行形成干扰，会对飞机飞行安全造成很大的危害。为解决上述问题，提出
一种三维特征风场建模的方法来仿真微下击暴流。利用流体的数学特征，建立模型，进行风切变雷达回波的仿真，通过对危 险因子的判定达到对风切变现象的勘测和预警。风场建模方法以典型微下击暴流为目标，根据流体数学模型，建立了以速 度场为特征，风场特征可调的微下击暴流风场，并对所建立的风场进行了分类。随后进行雷达回波信号仿真，结果表明所仿
真的风场的确具有风切变特征，并可通过信号处理方法进行危险因子的判决分析，用来完成机载雷达对于风切变预警，并证 明特征风场的正确性和有效性。为进一步的风切变信号处理方法提供了基础，有助于提高飞机飞行的安全系数。
关键词：风切变；微下击暴流；特征风场；雷达回波模拟与仿真 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ
Ｔｈｒｅｅ——ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｕｒｓｔ
ＬＩＵ Ｃｈａｎｇ ，ＬＩ Ｔａｏ ，ＭＥＩ Ｊｉａｎｇ—ｔａｏ ，ＣＨＥＮＧ Ｙｕ—ｆｅｎｇ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ Ｓｈａｎｘｉ ７１０１２９，Ｃｈｉｎａ；
２．Ｒａｄａｒ ａｎｄ Ａｖｉｏｎｉｃｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＡＶＩＣ，Ｗｕｘｉ Ｊｉａｎｇｓｕ ２１４０６３，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｗｉｎｄｓｈｅａｒ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｄａｎｇｅｒｏｕｓ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｈｉｃｈ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｐｌａｎｅ ｆｌｉｇｈｔ．Ｆｏｒ ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓ ａｒｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｔｅｎｓｉｖｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｗｉｎｄｓｈｅａｒ，ａ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．