不同分辨率下风场的数值模拟仿真研究
第２２卷第５期 ２０１２年５月 计算机技术与发展 ＣＯＭＰＵＴＥＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ Ｖｏｌ｜２２ Ｎｏ．５ Ｍ．ｄｖ ２０１２ 不同分辨率下风场的数值模拟仿真研究 蒋立辉 ，王斌 ，庄子波 ，姚彬。 （１．中国民航大学民航气象研究所，天津３００３００； ２．中国民航大学智能信号与图像处理天津市重点实验室，天津３００３００； ３．总参通信训练基地，北京１０２４００） 摘要：文中利用新一代中小尺度数值预报模式ＷＲＦ模式，针对发生在广州白云机场附近的一次风切变过程进行了数值 模拟，模拟中采用四层嵌套的方式，在物理过程方案等参数完全一致的情况下，研究只有水平分辨率的不同对风场模拟效 果造成的影响。实验中分别采用了９ｋｍ、３ｋｍ、ｌｋｍ和０．３３ｋｍ的水平分辨率，分别从水平风场和垂直风场两个角度对模拟 效果的不同进行了对比分析，结果表明水平分辨率不同的模拟结果中风场的分布和变化趋势是一致的，但较高的分辨率 对风场的模拟更加细致；当水平分辨率高于１ｋｍ及其以上时，可以模拟出水平风场的细微变化；随着高度的增加，分辨率 的不同对水平风场的模拟结果影响减小；水平分辨率的提高使模拟结果中垂直风场的变化更加剧烈，垂直气压场的变化 幅度更大。 关键词：数值模拟；ＷＲＦ模式；分辨率；风场 中图分类号：ＴＰ３９１．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３—６２９Ｘ（２０１２）０５—０１８０—０５ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗｉｎｄ Ｆｉｅｌｄ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ＪＩＡＮＧ Ｌｉ—ｈｕｉ ，ＷＡＮＧ Ｂｉｎ ，ＺＨＵＡＮＧ Ｚｉ—ｂｏ ，ＹＡＯ Ｂｉｎ （１．Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｍｅｔｅｏｒｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ。Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｓｉｇｎａｌ ａｎｄ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ。Ｔｉａｎｊｉｎ ３００３００。Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｔｒａｉｎｉｎｇ Ｂａｓｅ ｏｆ Ｇｅｎｅｒａｌ Ｓｔａｆｆ Ｈｅａｄｑｕａｒｔｅｒｓ。Ｂｅｉｊｉｎｇ １０２４００。Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｎｅｗ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｅｓｏｓｃａｌｅ ａｎｄ ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ－ｗｅａ￣ｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｆｏｒｅｃａｓｔ（ＷＲＦ）ｍｏｄｅｌ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｏｖｅｒ ｔｈｅ ａｒｅａ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｂａｉｙｕｎ ａｉｒｐｏｒｔ ｏｎ Ｊｕｌ ２１ ２００５－ｗｈｅｎ ｉｔ ｈａｄ ｗｉｎｄｓｈｅａｒ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ｔｈｅｒｅ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｏｕｒ ｄｏｍａｉｎｓ ｎｅｓｔｉｎｇ，ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｌｅａｄ ｂｙ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ａｌｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ。ａｒｅ ａｌｌ ｔｈｅ ｓａｌｎｅ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ。ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ９ｋｍ。３ｋｍ，１ｋｍ。０． ３３ｋｍ ａｒｅ ｔｅｓｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ａｔ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ａｎｄ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｅｃｔｉｏｎｓ．Ｄｅｓｐｉｔｅ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ａｎｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｓｉｍｉｌａｒ．Ｂｕｔ ｉｔ ｉｓ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｍｏｒｅ ｅｘｈａｕｓｔｉｖｅ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｗｉｔｈ ｍｏｌｅ ｔｈａｎ ｌ ｋｍ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｗｈｉｃｈ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ３ｋｍ ａｎｄ ９ｋｍ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ．Ｔｈｅ ｖｅ￣ｃａｌ ｗｉｎｄ ｓｐｅｅｄ ｉｓ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｓｏｍｅ ｌｅｖｅｌ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｍｏｌｅ ｔｈｅ ３ｋｍ。、ｖｉｍ ｔｈｅ ｉｓｏｃｌｉｎｅｓ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈａｎｇｉｎｇ ｍｏｒｅ ｔｅｍｐｅｓｔｕｏｕｓｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ＷＲＦ ｍｏｄｅ；ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ；ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ０ 引 言 风场的模拟仿真研究有十分重要的意义。苑海 燕…等人用ＷＲＦ模式对“神州六号”飞船主着陆场的 风场及其影响系统作了模拟研究，提供了一种主着陆 场风场预报的新方法；孙宁。引的研究表明仅用ＷＲＦ 收稿日期：２０１１—１０—２７；修回日期：２０１２—０１—３０ 基金项目：国家自然科学基金（４１０７５０１３）；中央高校基金（ＺＸＨ２０ １０Ｄ０２０） 作者简介：蒋立辉（１９６４一），男，博＝ｔ ，研究方向为民航气象、图像识 别 模式风场资料就可以清楚地揭示降水的中尺度特征； 中小尺度风场的模拟可以改善风能的应用，提高风能 发电的效率 。 ＷＲＦ模式是新一代中小尺度数值预报模式，使天 气预报和大气模拟研究得到了长足的发展，并成为风 场的仿真研究的重要数值模式。王澄海 等人的研究 表明ＷＲＦ在风场的模拟上具有较好的性能；Ｄａｒａｎ Ｌ． Ｒｉｆｅ 等人的研究表明ＷＲＦ模式可以有效地模拟 中尺度风场的时空变化特征。 分辨率的不同直接影响到模拟仿真结果的优劣。
第５期 蒋立辉等：不同分辨率下风场的数值模拟仿真研究 ・１８１・ Ｍｙｒｔｏ Ｖａｌａｒｉ 等人针对大气输送模式的实验表明分 辨率的提高可以使模拟结果更接近实际，但也增加了 噪声和对特定物质的敏感程度；Ｒｏｓａ Ｓａｌｖａｄｏｒ 等人 利用中尺度数值模式ＲＡＭＳ研究复杂地形下分辨率 的选择方法，研究结果表明当分辨率高于２ｋｍ时，风 场会显示出低分辨率下所没有的一些小尺度特征；张 宇 等人利用中尺度大气数值模式ＡＲＰＳ研究水平 分辨率的提高对天气过程模拟的影响，结果表明这种 影响对不同的气象要素强弱有所不同，但随着分辨率 的提高模拟结果的可信度降低；吕光辉 等利用 ＷＲＦ模式在不同分辨率下针对新疆异常降水事件进 行了模拟，结果表明水平和垂直分辨率的提高使模式 的模拟能力显著提高。研究ＷＲＦ模式在不同分辨率 下对风场的模拟效果是十分必要的，为此，文中利用 ＷＲＦ模式，使用嵌套的方法，在各种分辨率下采用同 样的初始场和物理过程参数化方案，研究不同分辨率 对风场模拟仿真效果的影响。 １模拟方案 模式采用的初始场是由美国国家环境预报中心 （ＮＣＥＰ）提供的１．０度 １．０度的每６小时提供一次 的全球再分析数据（ＮＣＥＰ ＦＮＬ），对２００５年７月２１日 ＵＴＣ００时～ＵＴＣ１８时的天气过程进行了模拟，在这段 时间内，广州白云机场上空由中尺度对流云团引起轻 度低空风切变，并伴有强的飞机颠簸 。模拟区域的 中心为白云机场（２３．１７Ｎ １１３．２８Ｅ），采用四层嵌套， 嵌套区域及各层参数如图１和表１所示。
１０８。Ｅ １ｌＯ＊ｇ １ｉ２。Ｅ ｉＩ４．Ｅ Ｉ１８ Ｅ １１８＊Ｅ 图１嵌套区域设置 表１各区域参数设置 区域 水平分辨率（ｍ） 网格设置 积分步长（ｓ） ＤＯ１ ９Ｏ０ｏ １５１×１５１ ５４ Ｄｏ２ ３Ｏｏｏ １８４×１８４ １８ ＤＯ３ １Ｏ００ ２４４ｘ２４４ ６ Ｄｏ４ ３３３．３ ３１０ｘ３１０ １ 在模拟过程中，嵌套各层因水平分辨率的不同，引 起积分步长的不同，除此之外，各层的物理过程参数化 方案设置、初始场以及下垫面设置均相同，设置如表２ 所示。 表２物理过程方案设置 ｍｉｃｒｏｐｈｙｓｉｃｓ ｏｐｔｉｏｎ Ｌ ｅｔ ａ１．ｓｃｈｅｍｅ Ｌｏｎｇｗａｖｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｏｎ ｒｒｔｍ ｓｃｈｅｍｅ ｓｈｏｒｔｗａｖｅ ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｏｐｔｉｏｎ Ｄｕｄｈｉａ ｓｃｈｅｍｅ ｓｕｒｆａｃｅ－ｌａｙｅｒ ｏｐｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｎ—Ｏｂｕｋｈｏｖ ｓｃｈｅｍｅ Ｕｎｉｆｌｅｄ Ｎｏａｈ ｌａｎｄ—ｓｕｒｆａｃｅ ｌａｎｄ—ｓｕｒｆａｃｅ ｏｐｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ｂｏｕｎｄａｒｙ－ｌａｙｅｒ ｏｐｔｉｏｎ ＹＳＵ ｓｃｈｅｍｅ Ｇｒｅｌｌ—Ｄｅｖｅｎｙｉ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｃｕｍｕｌｕｓ ｏｐｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ ２仿真结果分析 在模拟方案中，四层嵌套的每一层分辨率都是不 一样的，要分析分辨率的变化对风场模拟的影响，只需 将每一嵌套层风场的模拟效果加以对比分析。为此， 文中主要从水平和垂直两个角度对风场的模拟效果进 行了对比。 ２．１水平风场 ２００５年７月２１日ＵＴＣ０８：３０时，华南沿海地区正 处于两个趋势相向的风场交接线区域，如图２，模拟的 第一层区域，颜色代表地形高度，箭头代表风矢量。海 面上有风速较大的西南风，在陆地上，华南地区东部主 要刮南风，而在西部主要刮北风，在中部地区两个风场 的干扰下，气流呈逆时针旋转，而广州地区位于旋转气 流的南部，即将被强劲的西南风占领，此时风场变化剧 烈，比较复杂。 在以上风场的大背景下，研究水平风场模拟效果 对分辨率的敏感性，我们分别选取了近地面１０ｍ风 场、中低空９００ｍ风场以及高空３０００ｍ风场作为比较 分析的对象。 在图３中分别截取了１３０１，Ｄ０２，Ｄ０３中与整个 Ｉ）０４区域同样大小的范围，并显示了近地面１０ｍ风场 在这个区域的分布情况。Ｄ０４为以广州为中心的边界 长约１００公里的矩形区域，经度范围为１１２．４Ｅ一１１３． ４Ｅ，纬度范围为２２．４Ｎ一２３．３Ｎ，风向以西南风为主，
第５期 蒋立辉等：不同分辨率下风场的数值模拟仿真研究 ・１８３・
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建筑结构的风洞试验与数值模拟研究
建筑结构的风洞试验与数值模拟研究
建筑结构的安全性一直是建筑师们关注的焦点之一。在设计出一个安全耐用的建筑结构之前，一定要进行充分的试验和测试。在建筑物设计中，风荷载是一个非常重要的指标。因此，建筑师们需要进行风洞试验和数值模拟来研究建筑结构的受风性能。
一、风洞试验
风洞试验是建筑设计中最常用的试验方法之一。风洞试验可以通过缩小建筑模型，模拟真实的风场环境，对建筑物的受风性能进行测试。风洞试验可以研究建筑物的风压分布、风阻力系数、风振响应等。
在风洞试验中，建筑模型通常是由透明材料制成的，例如有机玻璃。在试验中，科学家会在风洞的一端设置一个风源，另一端放置建筑模型。通过控制风源的强度和方向，来模拟不同的风压和风速。试验者会用高速摄像机记录下建筑结构在不同风压下的形变和振动响应。通过分析试验数据，科学家们可以得到建筑结构的受风情况，从而优化设计方案。
风洞试验是建筑结构设计中必不可少的一步。虽然风洞试验的成本较高，但是它可以提供非常详实的数据供设计师参考，确保设计的可靠性和安全性。
二、数值模拟
数值模拟是利用计算机对建筑结构的受风性能进行模拟分析。数值模拟可以对建筑物进行全尺寸模拟，更加精确地研究建筑物在不同气候条件下受风性能。
在数值模拟中，建筑模型通常是以三维建模软件建立的。模型可以包括建筑物的任何细节和复杂形状。科学家们可以通过数值模拟计算建筑物在不同风荷载下的变形和压力分布。通过这些数据，设计师可以优化建筑结构，增加抗风能力和稳定性。 数值模拟的准确度取决于计算模型的准确度和建筑物的真实风荷载数据。因此，在进行数值模拟之前，需要收集大量的实际测量数据，包括气象数据、风洞试验数据等。
数值模拟较便宜、操作简便、数据处理方便，是风洞试验的补充。虽然数值模拟比风洞试验自由程度高，但是受模型限制，其范围领域是小的，需要设计师更加精细的处理模型。在实际工程中，风洞试验和数值模拟通常是相辅相成的。
《2024年考虑历史和未来气候变化的台风风场多尺度模拟》范文
《考虑历史和未来气候变化的台风风场多尺度模拟》篇一
一、引言
气候变化已成全球共识性话题，对未来影响社会经济的各领域造成了前所未有的挑战。在众多的自然气象灾害中，台风具有高强度的风速和狂暴的破坏力，往往导致人员伤亡和重大经济损失。本文将从多尺度模拟的角度出发，对台风风场的历史与未来气候变化影响进行详细的研究和分析。
二、台风风场的历史与现状
（一）台风概述
台风是由热带海面空气大量上升形成的大气漩涡。台风的强度和范围不仅受到地理位置、气候环境等自然条件的影响，也与全球气候变化密切相关。
（二）历史台风风场研究
历史台风风场的研究主要依赖于气象观测数据和数值模拟技术。通过对历史台风数据的分析，可以了解台风的发生频率、强度变化以及移动路径等特征。这些数据为后续的台风风场模拟提供了重要的参考依据。
（三）台风风场多尺度特征
台风风场具有明显的多尺度特征，从天气尺度的中层系统到地形尺度的底层流动都有其特点。不同的尺度决定了台风的复杂性和变化性，对于风场多尺度模拟的精度提出了更高的要求。 三、多尺度模拟技术在台风风场的应用
（一）技术发展
随着计算机技术的飞速发展，多尺度模拟技术在台风风场的应用越来越广泛。通过高分辨率的数值模型，可以更准确地模拟台风的风速、风向、气压等关键参数。
（二）多尺度模拟方法
多尺度模拟方法主要包括同化技术、嵌套网格技术和多层次模型技术等。这些方法能够有效地整合不同尺度的气象数据，提高模拟的精度和可靠性。
四、考虑历史和未来气候变化对台风风场的影响
（一）历史气候变化对台风风场的影响
历史气候变化对台风风场的影响主要体现在海温、海面蒸发等自然条件的变化上。这些变化可能导致台风的生成条件发生改变，从而影响台风的强度和路径。
（二）未来气候变化对台风风场的预测
随着全球气候变暖的趋势加剧，未来气候变化对台风风场的影响愈发明显。利用高分辨率的数值模型，可以预测未来气候变化下台风的强度和路径变化趋势，为应对灾害提供科学的依据。
膜结构风荷载的数值模拟研究
膜结构风荷载的数值模拟研究
一、本文概述
本文旨在探讨膜结构风荷载的数值模拟研究，深入解析膜结构在风作用下的动态响应及其优化设计。风荷载作为影响膜结构性能的关键因素之一，对其进行精确模拟和预测对于确保膜结构的安全性和稳定性具有重要意义。本文首先将对膜结构风荷载的基本理论进行阐述，包括风荷载的形成机制、影响因素及其计算方法。随后，将详细介绍数值模拟技术在膜结构风荷载研究中的应用，包括常用的数值模拟方法、模型建立与验证等方面。在此基础上，本文将深入探讨膜结构风荷载数值模拟的关键技术和挑战，如流动模型的选取、边界条件的设定、湍流模拟的准确性等。本文还将对膜结构风荷载数值模拟研究的未来发展趋势进行展望，以期为膜结构的设计、施工和维护提供理论支持和实践指导。
二、膜结构风荷载理论基础
膜结构作为一种轻质、柔性的建筑结构，其风荷载特性与传统的刚性结构有很大的不同。膜结构在风荷载作用下的响应是一个复杂的流固耦合问题，涉及空气动力学、结构力学、材料力学等多个学科领域。因此，研究膜结构风荷载的理论基础，对于准确预测膜结构的风致响应和保证结构的安全性具有重要意义。
风荷载是指作用在建筑物或其他结构上的由风引起的力。根据风荷载的作用方式和特性，可以将其分为静力风荷载和动力风荷载两类。静力风荷载是指风对结构产生的平均压力或吸力，而动力风荷载则是由风的脉动性引起的结构上的周期性或非周期性变化的力。
由于膜结构具有轻质、柔性、大跨度等特点，其风荷载特性也表现出一些特殊性。膜结构对风的敏感性较高，即使是较小的风速变化也可能引起结构的显著响应。膜结构的风荷载分布不均，不同位置的风压差异较大，这可能导致结构的局部破坏。膜结构的动力特性使其在风荷载作用下易产生共振现象，从而加剧结构的振动和破坏。
膜结构风荷载的计算方法主要包括经验公式法、风洞试验法和数值模拟法。经验公式法是基于大量的风洞试验数据和现场观测数据建立的简化计算公式，适用于一般工程应用。风洞试验法是通过在风洞中模拟实际风环境对结构进行加载试验，以获得结构的风荷载响应数据。数值模拟法则是利用计算机模拟风荷载作用下的结构响应过程，通过求解流体力学方程和结构力学方程来预测结构的风荷载特性。
地形对台风影响的数值模拟研究——以台风“泰利”为例
第２３卷第４期 ２００８年８月 成都信息工程学院学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＨＥＮＧＤＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＶｏＩ．２３ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２００８
文章编号：１６７１—１７４２（２００ｇ１０４—０４５３—０７
地形对台风影响的数值模拟研究
——以台风“泰利＂为例
朱会芸 ， 熊双全２
（１．福建省永安市气象局，福建永安３６６０００；２．９６１６７部队气象台，福建永安３６６０００）
摘要：为研究台湾岛地形对台风移动路径及结构的影响，利用高分辨率中尺度ＭＭ５Ｖ３模式，设计３组敏感性 试验，对“０５１３”号台风“泰利”在２００５年８月３１日００：０６到９月１日１８：００（世界时）影响台湾岛的过程进行数值模
拟研究。主要就台湾岛地形对台风移动路径、气压场、散度场、涡度场和降水场进行分析。试验结果表明：台湾岛 地形对台风“泰利”的移动路径和中心气压的影响不显著；地形的强迫作用对台风涡度场的中心强度和非对称结构 有明显的影响；台湾岛地形是形成迎风坡诱生低压和背风坡诱生高压的主要因子；地形是台风外围降水加强的主
要原因。 关键词：台风；ＭＭ５模式；数值模拟；地形 中图分类号：Ｐ４４４ 文献标识码：Ａ
１ 己Ｉ言 上 Ｉ目
台风是破坏性极强的灾害性天气系统，它产生的狂风、暴雨等恶劣天气给国民经济和人民生命财产带来巨大
的损失。近３０年来，地形对台风的影响一直是气象学家们感兴趣的问题。地形效应是影响台风移动、结构及强
度等的一个重要因子。多个个例统计分析研究结果相似ｌ＿１ 』，台风靠近菲律宾和台湾岛时，路径北折，过岛后南
折，移速加快，强度减弱，背风坡形成次生低压，迎风坡降水增强。但少数结果也有差别，如上游路径变化有时向
南折，上游移速有时减弱，次生低压生成在西坡、西南坡和南坡等等。数值模拟结果也有类似的特征［ ］。
有关台湾岛地形对台风移动路径和强度变化的影响问题已有不少的研究。孟智勇等＿９＿９采用理想东、西风环
1409号和1415号台风风暴潮预报的数值研究
1409号和1415号台风风暴潮预报的数值研究
傅赐福;董剑希;刘秋兴;李明杰;李涛
【摘 要】分析了1409“威马逊”和1415“海鸥”台风特点及风暴潮、潮位情况.给定较准确的台风特征参数并利用ADCIRC模式对两次台风风暴潮进行数值模拟,各站模拟与实测吻合良好,选取海南岛北部铺前湾作为重点岸段,利用秀英站的风暴潮模拟及北港岛灾后调查推断铺前湾口(P1)、湾顶(P2)输出点的风暴潮模拟值可信度高.对于环流范围较小的超强台风1409“威马逊”,P1和P2的模拟最大增水明显高于秀英站,而P2又明显高于P1;对于环流范围较大的台风1415“海鸥”,P1、P2的模拟最大增水与秀英站无显著差别.因此,台风特征的预报判断将是风暴潮预报的重要因素.
【期刊名称】《海洋预报》
【年(卷),期】2016(033)004
【总页数】8页(P26-33)
【关键词】“威马逊”;“海鸥”;台风特征;风暴潮预报;铺前湾
【作 者】傅赐福;董剑希;刘秋兴;李明杰;李涛
【作者单位】国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋环境预报中心,北京100081;国家海洋局海洋灾害预报技术研究重点实验室,北京100081
【正文语种】中 文 【中图分类】P731.23
风暴潮作为我国沿海主要的海洋灾害，一直是海洋防灾减灾的重要研究方向，发展风暴潮数值预报技术是海洋防灾减灾的重要手段［1］。近几年，随着海洋经济的快速发展，港口、码头、核电厂、滨海工业区等重点保障目标日益增多，我国逐步开展了风暴潮精细化预报以满足重点保障目标的海洋防灾减灾需求，并由原来的大面预报向沿海市、县级和重点保障目标预报延伸，取得了良好效果。但同时，由于风暴潮属于海洋-气象交叉课题，其影响因子较多，风暴潮精细化预报也存在较大难度。一方面，在江河出海口等浅水区，由于水动力特征、地形较为复杂，风暴潮精细化预报的误差可能变大；另一方面，台风特征的不确定因素也会加大风暴潮精细化预报的误差。
青海高原北部风能资源的高分辨率数值模拟初探
乏候 青海气象＠
青海高原北部风能资源的高分辨率数值模拟初探
刘彩红 马占良 李红梅
（青海省气候中心，西宁８１０００１）
摘要：利用风能资源数值模拟评估系统（ＷＥＲＡＳ），对青海高原北部复杂地形条件下的风能资源状况进
行了高分辨率的数值模拟试验．通过模拟结果与同时段测风塔观测数据的对比分析发现：ＭＭ５／ｃＡＬＭＥＴＭ
的ｌｋｍ分辨率模拟可以较准确的得到高原北部年平均风速的量值（平均相对误差＜２０％），能大致模拟出高
原风速分布趋势以及年主导风向．但是风功率密度结果与实际吻合度较低（平均相对￣ｄｌ｝－＞３５％）。模拟结果 表明，环青海湖地区、三江源北部及祁连山周边地区７０ｍ高度年平均风速均大于８．Ｏｍ・ｓ～，年平均风功率密
度均在４００Ｗ／ｍ２以上．风能资源丰富，可以考虑在上述地区开展加密观测，为青海高原大范围开展风能资源
评估和风电场选址提供参考依据
关键字：青海高原北部；风能资源；数值模拟
１ 引言
随着能源危机的到来．人们开始关注能够替
代化石燃料的其它新能源 风能是一种发展最快
的可再生清洁能源．储量很大．且风力发电是目前
技术最为成熟、最具有大规模开发和商业化发展
前景的利用方式，因而得到越来越多的关注。风能
资源分析是风电场建设的基础，对分析开发风电
场的可行性、风电设备选型、建设规模、建设效益
等至关重要
为了解决风能资源观测资料在空间分布密度
和观测时间长度方面的限制，中、小尺度数值模式
在风能资源评估中的应用技术得到快速发展。虽 然数值模拟并不能代替现场观测，但利用数值模
式能够较好地模拟低层大气风场分布，可以弥补
观测资料的不足．尤其是在山地等复杂地形区域
的数值模拟．在一定程度上减少了风能资源评估
的不确定性。
青海高原地形复杂．受地形峡管效应及高压强
劲西风动量下传的影响．高原北部有常年稳定的风
源．具有风能开发潜力 目前关于风能资源的研究多 集中于海上区域的模拟０－６］．而在高原的甚少．本文利
山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究
山区峡谷桥址处风场实测与数值模拟研究
沈炼;韩艳;蔡春声;董国朝;李春光
【摘 要】为准确模拟山区峡谷桥址处的三维紊流风场,以澧水大桥所在峡谷为工程背景,将现场实测风场用谐波合成法进行等效处理生成了满足峡谷风场特性的随机来流,然后基于对Fluent的二次开发,将生成的随机来流赋予大涡模拟的入口边界.通过对比本文方法和无脉动入口计算结果发现,本文方法更能体现山区峡谷风场的真实流态,最后在本文方法基础上对不同风向角作用下的山区峡谷桥址处风场进行了数值模拟,得到了峡谷桥址处风场的详细分布特性,可为山区峡谷地形紊流场精细化数值模拟提供参考.
【期刊名称】《湖南大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2016(043)007
【总页数】9页(P16-24)
【关键词】山区峡谷;谐波合成;现场实测;脉动风速;大涡模拟
【作 者】沈炼;韩艳;蔡春声;董国朝;李春光
【作者单位】长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室,湖南长沙410114;长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室,湖南长沙410114;长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室,湖南长沙410114;美国路易斯安那州立大学土木与环境工程系,路易斯安那巴吞鲁日 70803;长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室,湖南长沙410114;长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验室,湖南长沙410114 【正文语种】中 文
【中图分类】TU311.3
随着国民经济的高速发展，越来越多的大跨度桥梁建成并投入使用.在复杂的峡谷地区，由于地形起伏大、地貌多样，风环境极为复杂，平原、海洋地区通常使用的各向同性地貌条件对山区峡谷地区风场的描述不再适用.桥址处风场受周边山体影响，有显著的非定常效应，风场脉动剧烈，紊流风引起的风致振动问题相比于跨江、跨海桥梁更显突出，而目前人们对这些地区的脉动风场分布研究还相对较少，现有研究数据还不足以形成规范性的条文.因此，加强对山区峡谷桥址处的风特性认识已成为了广大研究者关注的焦点问题之一.目前，对山区峡谷风场的研究手段主要有现场实测、风洞实验和数值模拟.现场实测是对峡谷风场研究最为直接和有效的方法，许多学者[1-3]对其展开了工作，本文以澧水大桥所在峡谷为研究背景，用现场实测的方法对桥址所在峡谷进行了风速监测，然后运用谐波合成法将现场实测风场进行等效处理后赋给数值模拟的入口边界.现场实测数据虽然可为数值模拟和风洞实验提供宝贵的参考，但是其不足的是实验条件难以控制、投资较大、管理维护困难、监测周期长.与现场实测相类似，风洞实验也是山区峡谷风场研究的重要手段，风洞实验虽然具有多工况、可重复等优点[4]，但由于物理风洞本身尺寸的限制，对于大区域山体地形，即使将风洞试验模型比例缩小到最小尺度，在模型边界上仍然会出现人为的峭壁，同时，也无法保证来流入口边界条件(如风剖面、湍流度)与实际情况一致，从而导致结果失真，特别是在大比例模型试验中变换风向角时的计算准确性尤其值得商榷.
航空数值天气预报模式下风场及风切变小尺度数值模拟
航空数值天气预报模式下风场及风切变小尺度数值模拟
蒋立辉;秦宇焘;杨依莹;王智
【摘 要】针对风切变这一影响航空飞行的主要天气现象,进行小尺度下的风场数值模拟研究.实验模拟时段为协调世界时2014年6月8日06时至2014年6月8日24时(9日00时),对研究区域内生成并过境的强对流天气系统进行中小尺度的绝对涡度、水平风场和垂直风场的模拟;并提取小尺度下的风速风向值,尝试对风切变提取.结果表明:①数值模式能够清晰立体地模拟出这一次强对流天气系统的生成和运动的整体状况;②小尺度下能够对该强对流天气系统的局部进行精细化的立体的模拟;③通过分析小尺度下的数值模拟输出产品,能够判别出风切变;④对于风向数据,采用余弦平滑法能够进行有效的质量控制观察分析.
【期刊名称】《科学技术与工程》
【年(卷),期】2016(016)013
【总页数】6页(P156-161)
【关键词】数值模式;风切变;强对流天气系统;小尺度
【作 者】蒋立辉;秦宇焘;杨依莹;王智
【作者单位】中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学民用航空气象技术研究所,天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学民用航空气象技术研究所,天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学民用航空气象技术研究所,天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300;中国民航大学空中交通管理学院,中国民航大学民用航空气象技术研究所,天津市智能信号与图像处理重点实验室,天津300300
【正文语种】中 文
【中图分类】P456.7
风切变是指逆风或顺风出现超过几秒钟的突然转变，导致飞机升力的变化。它不仅可以使飞机跟踪偏差；也可能让飞机失去稳定。风切变对飞机起飞或降落来讲，是一个潜在的危险因素；也是国际航空领域和气象界一直认可的事实；这是一个很难解决气象问题。1976年以后，国际民航组织和世界气象组织积极开展对风切变的研究工作，起到了重要的组织作用，明确表示把风切变列为重要研究课题。
舟山海域台风浪数值模拟
舟山海域台风浪数值模拟
梁连松;李瑞杰;丰青;孔从颖;宋晓波
【摘 要】为提高台风浪模拟的精度，将Holland台风风场模型与CCMP背景风场相叠加，构造合成风场来驱动SWAN模型。运用Jason⁃2卫星数据进行验证，比较了不同的最大风速半径计算公式和Holland B参数组合构造出的合成风场对模拟结果影响。选取最优组合，运用自嵌套，模拟了台风“米雷”通过舟山海域的波浪场。结果表明舟山群岛对台风浪的阻挡效果明显，台风期间舟山东部海域波高大、周期长且涌浪影响明显，西部海域波高较小且以风浪影响为主。%To improve
the accuracy of near⁃shore typhoon wave simulation, numerical
simulations were made for typhoon during the period of typhoon Meari,
based on SWAN, with combination of the Holland model wind field and
CCMP wind field. The Jason⁃2 satellite data were used to verify the
simulation results. The merged wind fields constructed by different
maximum wind speed radius formula and parameter B were compared.
Then, the typhoon Meari was simulated by adopted nested grid in SWAN.
The results demonstrate that the retarding effect of Zhoushan Archipelago
for typhoon wave is significant. During typhoon period, the significant
强风作用下超高层建筑风环境的数值模拟研究
第２７卷第１期 ２０１３年２月 制冷与空调 Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ 、，０１．２７ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２０１３．８６～８９
文章编号：１６７１．６６１２（２０１３）０１．０８６．０４
强风作用下超高层建筑风环境的数值模拟研究
徐扬 陈宝明 云和明
（山东建筑大学济南 ２５ ０１ ０１）
【摘要】
【关键词】
中图分类号 为了得到在强风作用下超高层建筑的建筑物周围的风场特性，对超高层建筑在强风的环境下周围
风场进行了数值模拟研究。主要采用有限容积法，使用计算流体力学软件，分析得到了不同类型
建筑物周围的风场和风荷载的分布情况，对于超高层建筑的建筑结构设计以及节能设计提供了理 论依据。 超高层建筑：建筑风环境；数值模拟
ＴＫ８１ 文献标识码Ａ
Ｔｈｅ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｔｒａ—ｈｉｇｈ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｗｉｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ Ｓｔｒｏｎｇ Ｗｉｎｄ Ｆｏｒｃｅ
Ｘｕ Ｙａｎｇ Ｃｈｅｎ Ｂａｏｍｉｎｇ Ｙｕｎ Ｈｅｍｉｎｇ （Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｊｉａｎｚｈｕ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ，２５０１０１）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｅｔ ｉｎ ｕｎｄｅｒ ｓｔｒｏｎｇ ｗｉｎｄ ｆｏｒｃｅ ｏｆ Ｅｘｔｒａ－ｈｉｇｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｏｆ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，
Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ Ｅｘｔｒａ・ｈｉｇｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ’Ｓ ｗｉｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｉｎｉｔｅ Ｖｏｌｕｍｅ Ｍｅｔｈｏｄ（ＦＶＭ），
ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ ｔｈｅ ｆｌｕｉｄ ｄｙｎａｍｉｃｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｎａｌｙｓｉｅｄ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｗｉｎｄ ｆｉｅｌｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏａｄ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｆｏｒ Ｅｘｔｒａ・ｈｉｇｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅｏｒｙ ｂａｓｉｓ． ［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ Ｅｘｔｒａ—ｈｉｇｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｗｉｎｄ ｅｎｖｉｏｒｏｎｍｅｎｔ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ