城市高大建筑群周围风环境研究

城市中高大建筑物和建筑群会显著改变城市近地面层风场结构. 在有较强来流时, 建筑物周围某些地区会出现强风; 如果这些强风区出现在建筑物入口、通道、露台等行人频繁活动的区域, 则可能使行人感到不舒适、甚至产生伤害, 产生行人风环境问题.因此在设计阶段, 应对建筑物的风环境做出评价, 以对可能出现的行人风场问题, 提出改进措施. 采用风洞热线测量、风洞刷蚀技术和计算流体力学数值模拟等方法, 对北京地区某高大建筑在北京地区盛行风条件下的风环境, 开展物理模拟和数值模拟, 并进行相互验证和比较. 研究结果表明, 3种方法得出行人风场结构和分布基本一致. 研究还分析了各方法的长处和局限, 指出3种方法的相互配合, 可使城市高大建筑的行人风环境研究更为科学、合理.     

地形引起的重力内波的水槽实验

利用不同密度分层的盐水模拟稳定层结大气条件 ,在水槽中成功地模拟了两层大气分层流中二维山脊引起的地形波 ,得到的波动图像与线性理论模式结果在定性上基本一致     

二维街谷地面加热引起的流场特征的水槽实验研究

利用拖曳式水槽,采用激光粒子成像速度场测量系统(PIV),模拟了街谷存在地面加热时流场特征;讨论了环境风场对其的影响。我们发现在静风条件下,街谷中环流完全由热力驱动,对流活动可伸展至街谷上方;在建筑物层顶以上,也可发现水平和垂直方向的运动。这些对流活动有助于基本风场为零时,街谷内外动量和物质的交换。当街谷较宽时,对流形成的涡旋可能为两个以上,形态较为复杂并随时间变化,当街谷变窄时,涡旋蜕化成只有一个。当有弱环境风场存在时,街谷中的对流呈现为一个主涡旋,随着风速增加,涡旋形状更加规则,其中心并向下风向移动。     

街谷环流生热力结构的数值模拟

文章介绍一种用于模拟街谷流场和温度场的动力学模式和热力学模式。应用动力模式模拟了方桩体塔楼和圆柱体塔楼形成的流场，应用动力和热力模式模拟了街谷中流场和温度场的日变化过程。计算实例表明，上述模式可用于城市街谷和建筑群风环境和热力环境研究以及街谷中空气污染物传输和扩散的计算。     

山区夜间边界层的数值模拟

本文采用二维数值模式模拟了一个坡地上夜间边界层的发展过程。所得到的结果与1974—1976年在北京北部山区得到的观测资料做了比较。模拟出的夜间辐射逆温层的厚度和形状以及下坡风的廊线都与观测事实大致相符。模式进一步改进后似可做为解决中、小尺度复杂地形上夜间边界层演变的工具。     

空气污染的长距离输送模式

所谓长距离输送一般是指区域尺度(几十公里到几百公里)和大陆尺度(几百公里到上千公里)中的污染输送问题。本文讨论一种可利用于区域评价的长距离污染物输送模式。考虑到硫化物在大气污染问题中的重要性及其化学性质相对简单的特点,这个模式首先用于讨论硫化物输送和转换规律。做为模式发展的初期阶段,本文只讨论模式本身结构、计算方法及参数选取等问题。目前区域尺度监测资料尚不足以对模式进行验证,因此关于模式在实际评价工作中的应用,将放在今后模式的进一步改进中去解决。     

过山波动对积云生成启动机制作用的数值试验

本文用数值试验方法,讨论了对于较小尺度山脉过山波和背风坡积云形成的关系.证明了在中层大气层结稳定、水平风速较强的条件下,过山波可能成为背风坡积云形成的启动机制.     

二阶闭合模式在污染气象学中的某些应用

本文采用二阶闭合的湍流边界层模式,进行一系列数值试验以模拟边界层中连续线源的扩散状况。试验表明:无论在稳定的或不稳定的边界层中,高源的扩散能力都低于低源;在稳定层中,粗糙地表上的大气扩散能力高于光滑表面;在相同风速和地表净辐射情况下,粗糙表面上的大气扩散能力反而低于光滑表面;对流边界层中存在反梯度输送,因而K理论的应用受到限制。试验还表明,修正的Kazanski-Monin参数可能比Monin-Obukhov长度更能反映大气的扩散能力。     

不稳定城市边界层中的垂直运动

本文利用二层模式得出线性化大气动力热力学方程组的解析解,用于研究城市表面加热引起的不稳定城市边界层中的垂直运动.解析解表明,不稳定边界层中的垂直运动由城市热山所形成的过山波和背风波两部分组成.两种波动的叠加使得上升运动发生于城市中心和城市下风向部分,形成对流活动的多发区.最后还从理论角度讨论了城市边界层厚度的空间变化.     

大尺度运动对台风形成影响的天气分析

本文根据15个台风形成的实例分析,发现台风形成前200毫巴的流场形势基本上可分为三种类型。在这些类型中,台风形成前1—3天,高层都有显著的正涡度平流,并且这种正的气旋涡度平流常大于下层的,因而可造成上下层涡度平流差的正值区。这正值区迭置在地面扰动之上,而后这扰动就发展成台风。这和我们在文献[7]中所指出的台风形成启动机制的结论是一致的。也就是在热成风破坏和适应的统一中,在热成风破坏方面,如果存在有能够造成这样的非热成风的机制,使得流场上的热成风涡度大于温度场的热成风涡度,那么这种机制即为台风形成的启动机制,在我们所分析的例子中,高层和低层流场形势的特点,可以是多种多样的,但都包含这一共同的动力学本质。