一、地形性中尺度环流的数值模拟及验证（论文文献综述）
陈宇航[1]（2021）在《云微物理过程对北京“7·20”暴雨对流系统触发的影响》文中指出2016年7月18～20日,北京地区发生了一次特大暴雨灾害（即“7·20”暴雨）,前期表现为突发性局地暴雨,后期范围扩大,造成大范围暴雨。18～19日为此次暴雨对流系统的形成阶段,本文利用中尺度数值模式WRF的bulk（Milbrandt 2-mom方案）和bin（SBM fast版本）方案,对此段过程进行了模拟和再现,得到了较好的模拟结果,研究了环境热动力和微物理过程中潜热强迫的相互作用,揭示了微物理过程对中尺度对流系统触发的影响。研究表明:（1）暴雨中尺度对流系统的触发得益于有利的环境热动力条件。基于地形辐合线的动力抬升以及环境潜热和冷池的作用,对流单体得以触发并发展。低空冷池加强了热力补偿作用,同时热力强迫使动力作用增强,以此形成了良好的热动力环境。由于bulk方案与bin方案不同的计算方法与物理特性,bin方案中对流优先触发,并发生在低层,bulk方案中对流触发于中层。（2）对流系统的发生发展与云水物质结构的演变特征息息相关。Bulk方案中,对流在中空潜热释放的环境下发展,水凝物发展增多。低空雨水蒸发吸热形成冷池,高空水汽凝华成雪霰和冰粒并下落放热,形成强的潜热释放,被上层吸收,发生冰相粒子转化为水粒子的过程。Bin方案中,对流触发位置比bulk方案低,雨水质心主要在0℃融化层以下,云水粒子相对于bulk方案含量更多。相似地,高空水汽凝华形成强的潜热释放,由于潜热基本位于0℃线以下,因此潜热作用更强。（3）微物理过程和热动力环境之间的相互作用,对暴雨中尺度对流系统的触发及发展产生了重要影响。对水凝物的质量与潜热收支分析得出,bulk和bin方案具有相似的对环境的反馈过程,但主要的源汇及潜热项不尽相同。Bulk方案中雨水主要通过冰相粒子的融化而来,主要潜热加热项是霰的凝华和霰收集云水,上升气流随着潜热释放显着增强,水凝物加强加快发展、转换。主要潜热冷却项是近地面的雨水蒸发和对流核中霰的升华,加强了冷池及冷垫面。Bin方案中的雨水粒子来源于云水收集和霰的融化,水粒子的凝华加强了环境潜热,云水和雨水的蒸发加强了低层的冷却效应,与上层潜热配合增强了环流。因而微物理过程对环流起到了正反馈的作用,环流的加强反过来又促进了水粒子之间的转换,进而增加了雨水的产生。Bulk方案的单体触发高度比bin方案要高,且具有更强的水粒子潜热和冷却作用,导致了更强的雨水。
曹嘉璇[2]（2021）在《基于水槽实验的山谷城市污染物浓度场量化研究》文中研究表明静风逆温条件下,山谷城市区域的大气污染物扩散主要依靠其内部的局地热力环流进行,也即斜坡流和城市热岛环流。作为城市区域中的一种典型污染源,工业园区无组织排放在山谷城市局地热力环流驱动下的扩散极具代表性,相应的规律特性尚不得而知。如果能对此进行揭示,将会对雾霾现象及问题科学合理的解释和治理有重要意义。对复杂地形上污染物扩散的研究,大多数学者采用实地测量和数值模拟这两种研究方法,但是由于前者得到的数据较为片面、离散,难以得到规律性的结果,而后者则会因为受制于网格精度、湍流模型等多种影响因素,同样难以得到可靠的计算结果,二者都有相当大的局限性。实验室水槽实验因其拥有可精确控制实验条件、易于再现、实验周期短等诸多优点,已被证明是研究城市尺度流动的有效手段。利用水槽实验对山谷城市局地环流作用下的污染物扩散进行模拟研究,可以观察到污染物的运动轨迹,如果能进一步借助定量化的测量手段,可以实现对浓度场的量化分析。本文基于山谷城市局地环流水槽实验平台,采用平面诱导激光（PLIF-Planar Laser-induced Fluorescence）技术和MATLAB图像处理技术相结合的浓度量化方法,对单侧临山城市局地环流作用下污染物的扩散规律进行定量分析。实验采用盐水分层模拟稳定大气层结状态,罗丹明6G溶液作为示踪物质模拟污染物并被连续释放在准稳态流场中,通过特定波长激光的照射下,在流场待测平面上诱导示踪物质罗丹明6G发出荧光,即可利用s CMOS数字相机记录下示踪物质的运动轨迹。根据荧光强度（灰度）与浓度之间的转换关系,借助MATLAB图像处理程序可获得二维平面上的浓度分布。本文分别对中性层结和稳定层结大气条件下平原城市和单侧临山城市的污染物扩散规律进行量化研究。经过10组工况的分析对比,发现逆温层的存在大幅度抑制了垂直方向上的污染物扩散,污染物所能达到的最高位置显着低于中性层结,这一高度被称为混合高度,它在很大程度上决定了大气环境容量。山坡地形对城市热岛环流的横向发展具有阻碍作用,使城市热岛环流中心位置向山坡侧移动了城市直径的1/8。日间上坡流增加了混合高度,有利于城市污染物在垂直方向上的扩散,同时上坡流作用使城市热岛环流中心位置向山坡侧移动了城市直径的1/4。单纯上坡流作用下的混合高度是与城市热岛环流共同作用下的1.2倍,城市热岛环流的存在降低了上坡流的混合高度。山谷城市日间局地环流作用下,城市热岛环流的出流以及上坡流的回流中存在“滞留区”,使得污染物在该区域大量累积难以扩散。
吴松恒[3]（2021）在《静稳天气条件下山谷城市中尺度流场特性研究》文中研究说明对于山谷城市而言,因地形屏障效应和逆温现象所引起的高频静稳天气状态,会造成非常不利的大气扩散条件以及有限的环境容量,导致雾霾和热浪天气频发。此时,山坡风和城市热岛环流两种中尺度流动的耦合作用是山谷城市通风的基本模式,主导着城市区域热量和污染物的消散。国内外学者关于山坡风和城市热岛环流进行了大量的研究,但是将二者耦合的研究并不多见。静风天气遇到较为稳定的大气层结会形成静稳天气,此时山谷城市的通风机制尚不明晰,因此有必要对此进行深入研究。相关研究将会为如何解释及消减山谷城市的雾霾及暖化现象提供科学的理论依据,对城市及工业园区的规划选址也具有重要指导意义。基于相似理论设计搭建了山谷城市中尺度流场流体动力学水槽实验平台,建立了山谷城市大气稳定层结的水槽实验及数值模拟营造方法。对适用于等截面水槽的“Oster双罐法”和变截面水槽的“Hill双罐法”两种线性密度分层营造方法进行归纳总结,结果表明在密度分层强度和水平截面积随高度变化规律确定的前提下,密度分层的营造只取决于盐水与清水的初始密度差以及盐水的初始体积。借助用户自定义函数实现了密度分层的营造,并选取剪切应力输运k-ω（SSTk-ω）模型作为数值模拟的湍流模型及近壁处的处理方式,实现了对水槽实验的数值仿真。通过对不同假设条件下的山坡风理论模型和城市热岛环流理论模型进行总结分析,明确了静稳天气条件下山谷城市中尺度流动的主要影响因素。以平原城市等温层结工况为基础,逐步附加考虑稳定层结、山谷及其衍生的山坡风的影响,最终形成了 7种代表性工况,并借助激光诱导荧光（LIF）技术对相应的流动模式进了揭示。为进一步研究不同背景分层强度下城市热羽流的流态特征变化以及不同山谷城市形态对中尺度流场特性的差异性影响奠定了理论基础。采用水槽实验与“数值水槽”模拟相结合的方法,以背景分层强度为控制变量,对山坡或山坡风作用下城市热羽流的流态特征变化进行研究。关于高、低纵横比城市热羽流的演变,首先借助城市中心混合高度与城市直径的比值（zic/D）与弗劳德数（Fr数）之间的关系式（zic/D=A·Fr）,实现了不同情形下城市中心混合高度的量化对比。研究还得到下坡风作用时,高、低纵横比热羽流转换的临界弗劳德数Frc。关于有限厚度逆温层的瓦解,研究发现了两种流态特征,也即双羽流结构和单羽流结构,双羽流结构作为逆温层瓦解的前序状态,横断于其上、下部羽流之间的逆温层仍然对热量的消散发挥着限制作用。研究表明,上坡风作用有利于逆温层的瓦解,而下坡风则相反。逆温层的瓦解,最大可使城市冠层表面换热系数提升35.44%。采用“数值水槽”模拟方法,分别以谷底宽度与城市直径的相对大小（R=W/D）以及城市的几何形态为控制变量,对不同山谷城市形态对中尺度流场特性的差异性影响进行探究。研究发现,城市的扩张（R值的减小）会导致城市区域风速减弱,同时还会导致城市冠层表面换热系数的降低,但是当下坡风作用时上述结论不再成立。如果想要有效利用下坡风改善城市区域热环境,需要城市直径达到山谷宽度的1/3以上。对比分析了条带状、方形、菱形以及圆形四种城市布局的城市中心混合高度和城市边缘风廓线的变化规律,以条带状和方形两种城市布局对大气扩散最为有利。研究同时还发现,下坡风对城市热环境的调节,在各种城市布局下都有优异的表现。
王义凡[4]（2020）在《考虑历史和未来气候变化的台风风场多尺度模拟》文中指出东南沿海地区是我国台风灾害最严重的区域,平均每年有6个台风强度级别以上的热带气旋进入24小时警备线内,给沿海地区超高层建筑、输电铁塔和风力机等结构造成威胁,并且受全球气候变化影响这些地区未来台风灾害可能会进一步增加。因此,加快开展工程场地台风演化规律以及台风风场特性分析,建立并完善在建在运营期间工程结构台风短期灾害预警和灾后评估体系,同时考虑未来气候变化因素对沿海地区极端台风灾害影响,具有重大现实意义。为此,本文基于考虑历史和未来气候数据的中尺度数值模式,同时结合现场实测和理论分析等多种技术手段,在近海台风演化规律、工程场地台风风场模拟、台风风剖面统计特性、以及未来气候对登陆台风影响等方面开展了以下工作:1.基于WRF模式的近海强化型台风模拟:针对近年来西北太平洋地区三次典型历史强化型台风,开展基于WRF（Weather Research and Forecating）台风模块的高精度台风演化规律模拟,重点分析不同网格精度、微物理方案和海表面通量方案对这三次台风的近海快速强化过程和登陆后强度弱化阶段模拟结果影响,同时利用中国气象局公布的台风路径强度和降雨等实测数据对台风模拟结果进行验证分析。2.基于跨尺度台风模拟框架的城市近地面风场分析:结合WRF台风模块、不同尺度湍流模拟方案和地理信息系统（GIS）地形地貌处理技术,提出适用于复杂城市地貌工程场地的跨尺度台风风场模拟框架。首先基于台风模块和移动网格双向嵌套方案进行中尺度台风模拟,然后将输出的台风模拟结果作为下一步WRF-LES（Large eddy simulation）模块的初始和边界条件,同时考虑高精度地形地貌进行局地近地面风场多尺度模拟。以2015年台风“灿鸿”过境杭州期间九堡大桥位置近地面风场实测数据为依据,详细设计多尺度模拟试验方案并验证分析了多尺度台风风场模拟框架的有效性和实用性。3.沿海复杂山地外围台风风场高精度模拟分析:基于沿海气象站点和舟山输电线路沿线位置风场实测数据,分析了在台风泰利外围风场影响期间舟山沿海和复杂山地位置风速风向变化特征。然后利用高精度地形地貌数据和WRF多层嵌套网格技术,针对舟山复杂山地台风风场进行了 50米水平网格精度LES模拟,并基于实测数据验证了台风路径和舟山位置风速风向模拟能力,对比了舟山复杂地形中不同典型位置三维风场变化特征。4.基于气象再分析数据的我国东南沿海台风平均风剖面统计分析:根据欧洲中长期天气预报中心最新公布的高精度气象再分析数据,结合中尺度台风模拟结果对比分析了台风边界层风场结构,统计了 2008至2017年间65个沿海台风近中心位置大量高空风剖面样本,系统分析了台风近中心低空急流风剖面特征。本研究揭示了中国东南沿海地区台风近中心位置低空急流风剖面的环向分布特性,提出了适用于沿海超高层建筑抗台风设计的低空急流风剖面模型参数。5.考虑全球气候变化背景的将来登陆台风评估:基于多个CMIP5全球模式气候数据定量分析了西北太平洋和中国沿海地区海表面温度在不同时间气候状态下变化情况。然后利用CMIP5模式模拟预测的温度和大气湿度等热力学要素的气候数据,采用WRF-PGW（Pseudo-global Warming）技术对近十年来登陆中国沿海地区的十个超强台风进行全球气候变化背景下中尺度模拟评估,重点分析登陆期间台风强度变化情况,为将来台风灾害评估提供参考。
李斌[5]（2020）在《中国东部地区一次飑线过程的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理飑线作为典型的中尺度对流系统之一,伴随的强降水、大风,甚至冰雹等灾害性天气经常给人民生命财产造成巨大的损失,对其发生发展机制的研究以及提高数值模式对飑线系统的预报能力具有十分重要的意义。观测研究表明,江苏省北部是中国东部飑线发生频率最高的地区,灾害性天气影响江苏、安徽、上海等经济发达和人口稠密的地区。本研究选取了2009年6月14日发生在此处的一次飑线过程个例进行研究,因为此次过程强度较大、影响较广,多个站点观测到冰雹,影响了江苏、安徽、山东等地,生成位置和移动路径都具有这一地区飑线的典型特征。本研究利用中尺度WRF（Weather Research and Forecasting）模式结合观测松弛方法（OBS-Nudging）,采用次公里尺度分辨率模拟中纬度飑线的精细结构,通过对飑线过程较好地模拟讨论了中尺度模式对飑线的模拟能力和不足,以及通过地面加密自动站资料的引入,改进模式模拟能力,同时研究地形对飑线的发生发展的影响。本研究得到如下主要成果:（1）控制试验（CTL）较好地模拟了此次飑线过程的演变和基本结构,强降水的落区和观测基本一致,在此基础上,本文研究了地面加密自动站资料在模拟中的应用。分析发现,FNL资料中的低层相对湿度低于观测,而在中国东部地区低层水汽对大气不稳定能量的形成起到至关重要的作用。通过增加低层水汽的敏感性试验证明,低层水汽的改善可以有效地提高模拟效果。利用OBS-Nudging方法在模式模拟过程中同化入地面自动气象站资料的敏感性实验中,低层水汽模拟得到改进,对流触发时间比控制试验提前1小时,可以模拟出与观测更为相似的飑线发展过程。（2）通过WRF模式对此次飑线过程的模拟,发现WRF模式在气温日循环模拟中存在偏差,其模拟的低层日最高气温滞后实际观测2到3小时,并且模拟的傍晚低层气温的降温幅度低于实际观测2-3℃。对比试验证实,通过将边界层参数化方案由YSU改为MYJ可以减弱边界层和自由大气的温度交换,进而一定程度上改善模拟结果,即模拟的飑线强度和低层温度都与实际观测更为相近。同时在不改变边界层方案的情况下,将地面自动加密观测站数据同化入模式中也可以起到相同的作用。（3）江苏省北部飑线频发的原因除了大尺度环境场等有利条件,地形也起到十分重要的作用。本文通过对地形的敏感性试验指出,山体通过阻碍低层暖湿气流,在低层造成水汽堆积以外,在垂直方向上强迫出次级环流,从而增强低层垂直切变。气流在低层的翻转和切变对飑线的早期发生起到十分重要的作用,在去除山体的敏感性试验中对流发生时间明显滞后,强度减弱。（4）湖泊在飑线发展过程中的作用尚未得到较好的研究,虽然前人普遍认为湖泊可以为对流发展提供更加充足的水汽,但是本研究通过对江苏省北部地区湖泊的一系列敏感性试验提出湖泊对动力场的调制影响飑线发展:江苏省北部的洪泽湖和高邮湖不但为飑线发展提供了水汽等更加有利的热力场,而且低层的温度梯度的增强更进一步增强了低层垂直切变,形成更有利于飑线发展的动力场。指出了前人所忽略的湖泊在动力上对飑线发展的重要作用,同时从地形的角度解释了江苏省地区飑线频发的原因。
畅航[6]（2020）在《印太环流系统调制下的内潮能量辐射及动力学研究》文中指出内潮在层化海洋中普遍存在,它是由正压潮流与大陆坡,海脊,海底峡谷等复杂海底地形相互作用产生。内潮的破碎和耗散会在局地和深海海盆引起强垂向混合,这对维持经向翻转环流起着重要作用。背景环流通过改变层结,调制着内潮的生成和传播。由于背景环流场存在着不同时间与空间尺度的信号,内潮在其调制作用下也会存在时空变化。我们通过高分辨率的三维数值模式来研究在印太环流系统的影响下,M2内潮的能量收支与辐射路径的变化。同时,我们进一步研究内潮不同时间尺度的演化与变异,并探讨局地耗散效率q的季节与年际变化。我们利用高精度数值模式,揭示了在台湾东北海域黑潮调制作用下,M2内潮的能量收支和演化过程。研究发现,内潮生成在大陆坡的陡峭地形,特别是I-Lan海脊和Mien-Hua峡谷处,这两个海域首次被确定为M2内潮的生成源区。黑潮通过调制层结分布影响着M2内潮能量的生成。当模式的初始场考虑黑潮时,与水平均一的理想层结的模拟结果相比,I-Lan海脊处生成的斜压能量降低了约30%,而在Mien-Hua峡谷和北部陆坡提高了约10%。来自多个源区的内潮发生相互干涉,形成一个复杂、不均匀的三维斜压场。在I-Lan海脊生成一束南向、逆黑潮传播的能量射线,并且能量沿等深线的方向辐射。复杂的地形特征和背景环流增强了内潮的能量耗散。印尼海域内潮和印尼贯穿流（ITF）之间的相互作用过程并不为人所知。在该海域,我们围绕印尼龙目海峡进行了一系列高分辨率的数值模拟,探讨了在ITF调制作用下,龙目海峡区M2内潮的时空变化。龙目海峡内潮在ITF背景层结和流场调制作用下呈现出南北不对称性。同时由季风和ITF引起的表层盐度变化调制M2内潮能量的季节信号;由ITF和El Nino调制海气淡水通量进而影响局地层化,使得内潮的生成和耗散存在年际变化。局部耗散效率q表现出明显的季节和年际信号,这会对低纬度赤道的海洋气候过程提供有效的反馈。我们进一步研究了印尼-澳大利亚海盆海域M2内潮在南赤道流系影响下能量辐射传递过程。我们通过高精度数值模式发现,该海域M2内潮在多个源区生成,包括龙目海峡、帝汶周边海区和澳大利亚西北陆架。在龙目海峡附近,印尼贯穿流调节了 M2内潮生成的斜压能量,其能量通量在南向辐射过程中受南赤道流折射效应发生偏折,并且可以穿过南赤道流后传播超过500公里,最终到达澳大利亚的西北陆坡。来自澳大利亚西北陆架的内潮能量向深海海盆传播,并且与来自龙目海峡的内潮发生相互干涉。背景流场和多源区干涉作用会增加内潮的能量耗散,导致在海盆内部形成空间不均匀能量耗散场。
王强[7]（2020）在《风电场尾流效应及其对大气环境影响的中尺度数值模拟研究》文中提出随着我国风电产业的爆炸式发展,大规模风电场发展需要对其复杂的风资源环境、风电场的开发潜力及其对大气环境的反馈作用等进行系统评估,这将为实现我国风电产业高效可持续环境友好型的发展提供保障。本文基于数值天气研究与预报（WRF）模式和空气质量（CMAQ）模型,建立了耦合风电场参数化模型（WFP）的WRF-WFP-CMAQ耦合模型框架,并对其进行了系统地评估和验证,模拟了不同尺度风电场的尾流效应及其大气环境效应,为风电产业的发展提供了科学合理的研究方法和实践数据。首先,基于WRF-WFP耦合模型探究了相邻风电场的尾流及功率输出干扰特性。以新疆哈密地区两相邻大型风电场为研究对象,探究场区的尾流效应及功率输出特性,定量地评估了大型风电场对其相邻风电场的流动及运行干扰特性。分析了模型对高水平网格分辨率的敏感性,实现了150 m高水平分辨率下相邻风电场的中尺度模拟。结果发现大型风电场对其下游尾流影响的范围为2030 km且其下游邻近风电场发电亏损量级约5.8%。因此,证实了风能富集区建设大规模风电场保留合理的“缓冲区”的必要性。其次,以河北张北风电基地为研究对象探究了大型风电基地的尾流效应、功率输出特性及其对大气边界层的影响。结果发现尾流效应的强度和范围不仅与风资源特性有关,还与风电场的规模及地形特征密切相关:平坦地形下,大规模场区和小规模场区产生最大的速度亏损分别为11%和8%,且尾流在下游35 km和20 km处恢复;山地地形下,简单山地地形风电场和复杂山地地形风电场的尾流影响范围为6 km或更小。此外,风电基地对当地大气边界层的影响显着且持续,对较远下游区域的影响则微小且偶然发生。最后,基于验证良好的WRF-WFP-CMAQ耦合模型探究了全国风电场的大气环境效应。首次评估了我国风电产业10年（20092018）发展情景对气象要素和大气污染物的影响及其大气物理机理。研究发现,全国风电场对大气环境的影响呈现较强的季度差异性。对于气象要素,冬季的影响与风电场分布密切相关且呈现局地效应,夏季的影响由中尺度大气环流变化引起且呈现南北区域效应。全国风电场并未产生额外的大气污染物,但它促使大气污染物重新分布,导致区域大气污染物发生南北区域性扩散和传输。同时,这种影响逐年增加,夏季尤为明显。近些年,京津冀地区PM2.5增幅为6.76μg/m3,长三角地区PM2.5降幅达5.25μg/m3。因此,政府需通过行政或经济方式平衡不同地区的风电发展,减缓风电产业对大气环境的不利影响,从而实现我国风电产业可持续环境友好发展。
朱容宽[8]（2020）在《基于中/小尺度耦合大跨度航站楼屋盖台风致风荷载及风振响应分析》文中进行了进一步梳理航站楼作为提供飞机乘客转换陆上和空中交通的多功能设施,轻量化、大型化导致该结构屋盖体系风损风毁问题更加突出,尤其是在强台风频繁发生的东南沿海地区。与良态风相比,台风作用下近地面风场高湍流、多突变、强切变等风场特性显着加剧航站楼结构近壁面气流运动形式的紊乱性,造成屋盖表面平均风压突变、瞬时极值风荷载过大、脉动风压伴随出现非高斯特性等特征。加之现存结构抗强/台风研究大多基于理论分析和实测数据,存在理论体系过度简化问题,难以真实反映中尺度台风场的特异性风剖面和登陆衰减效应。综上所述,由于大跨度航站楼屋盖气动性能的复杂性、台风气候模式和危险性分析尚不成熟、现有抗风设计规范并未涉及台风作用下屋盖风荷载的相关规定,因此开展基于中/小尺度耦合台风致大型航站楼屋盖风荷载及风振响应研究具有重要的工程意义。鉴于此,本文以国内某在建厦门国际机场航站楼为工程背景,首先采用中尺度模式中多重网格嵌套技术分析了“鲇鱼”台风登陆过程中位涡场分布、海平面气压场变化及风速、风向、风强等近地面风场特性,同时结合实测数据对比验证了中尺度台风“鲇鱼”模拟结果的正确性。然后,建立不同来流风向角下大跨度航站楼结构三维实体模型,结合中/小尺度嵌套数值模拟技术及传统大涡模拟技术分别对航站楼结构进行台风和良态风A类地貌下的三维风场模拟,并从结构典型截面速度流线、涡量分布及湍动能分布等角度对两类风场中绕流机理进行系统解释。在此基础上,对比探讨了考虑不同风向角下良态风和台风环境中大型航站楼屋盖表面的平均、脉动和极值风压三维分布规律,着重研究了不同工况下航站楼典型区域的概率统计特性、非高斯特征、空间相关性、相干性和功率谱特性。最后,采用完全瞬态法进行不同风向角下良态风和台风环境中大型航站楼风振响应对比计算,基于位移、轴力、弯矩以及扭矩等四种典型目标响应研究台风及良态风下航站楼屋盖典型区域风振系数分布模式,对比给出各工况整体下风振系数取值建议。研究表明,采用WRF/CFD耦合模式可以有效模拟航站楼台风风场;考虑中尺度台风影响会显着增大屋盖平均、脉动与极值风压,最大增幅可达58%、126%、39%;台风作用下航站楼屋盖风压非高斯特性显着且受风向角影响较大,但其时频域相关性均较弱。在结构设计时建议考虑不同风向角与不同响应目标风振系数替代规范中单一统一风振系数取值,且强/台风作用下航站楼风振系数放大效应不可忽略。本文综合应用中尺度天气预报模式、计算流体力学与有限元分析等手段详细研究了台风致大型航站楼屋盖风荷载及风振响应特性,相关成果可为此类大跨度航站楼结构抗台风设计提供参考依据,对于预防台风灾害、降低抗强/台风投资预算具有重要意义。
张弘驰[9]（2020）在《基于迎风面积的滨海山地城市风廊发掘及设计策略》文中进行了进一步梳理我国城市正处于从高速城市化向高质量发展转变的进程中,未来数十年,还将面临全球气候变暖和人口老龄化的双重压力,尤其是寒冷地区人民应对高温的经验不足,受其不利影响可能更严重。如何采取有效的规划管控和设计对策来减缓、主动适应气候变化的不利影响,越来越受到国内外研究和实践的重视。城市通风廊道作为重要的城市规划和设计的手段,是一种科学定量、精细化的城市规划和管理新策略,可将郊区或海面上的湿冷空气引向高温闷热的城市中心区域,从而有效缓解热岛效应和空气污染,对提高城市空气质量、改善人体健康有着积极作用。目前,通风廊道的研究及实践主要针对城市总体规划层面和宏观层面,而对行人舒适度更加重要的街区尺度,城市设计阶段的研究较为缺乏,这会导致规划师和建筑师在进行城市空间形态、街道精细化设计时难以应用通风廊道的研究结果。本文选取的基于迎风面积（FAI,Frontal AreaIndex）的建筑形态研究方法具有计算简便、对行人层风环境评估效果好、有效对接城市规划和设计等优点。研究旨在利用迎风面积指数发掘城市街区尺度的通风廊道、评估其对风环境的改善作用,并提出相应的规划缓解策略。此外,为使研究内容、研究方法以及应对策略具有代表性和可行性,选取大连一个7km×7km的典型城市街区——星海湾地区作为研究对象,该地区具有滨海、山地、高密度等特点,其风廊发掘工作面临着较大的挑战:一是如何准确描述半岛城市条件下,大气环流和局地热力环流（海陆风、山谷风）对风环境的耦合影响;二是城市用地与山体犬牙交错,如何准确描述山体对城市风环境的影响;三是如何建立一套能够快速计算大量城市信息和建筑形态参数的工具。针对上述问题,首先利用地理信息系统（GIS,Geographic Information System）对城市基础数据（海陆分布、地形、建筑、气象观测等）进行统一处理,对半岛城市背景气候条件、热力环流、地形特征等进行了详尽的分析。结果表明,研究区域主要受南北向海风影响较大,山地主要起机械阻挡作用;全年主导风向为北,南向次之;春夏季主导风向为南,秋冬季主导风向为北;夏秋时节夜晚的风较弱（<3.3m/s）,此时可能形成山谷风。其次提出一种山地城市迎风面积新模型,能充分准确体现山体和地形对城市风环境的阻挡作用;并进一步提出山体迎风面积的折减系数,以体现山体形态与建筑拖曳效应的差异。从两方面对迎风面积的计算方法加以改进,一是根据山海城市特点,将海平面作为参考面,山和建筑作为一个统一的阻碍物进行FAI计算;二是利用计算流体力学模型（CFD,Computational Fluid Dynamics）模拟计算山体与建筑代表模型风影区风速的比值,根据计算结果提出了一种山体FAI折减系数计算的新方法。再次,开发了一套基于Python-GIS的脚本工具,实现了海量城市信息处理的快速计算。在100m× 100m网格中,计算了研究区域南风、北风的FAI地图。利用最小成本路径法（LCP,Least Cost Path）,计算了南风和北风的通风廊道,主要有四条南向通风道、四条北向通风道。考虑热力环流对主导风向及通风廊道的影响,进一步分析了山谷风和海风等热力环流的风向,并计算了其通风廊道分布。第四,为了验证基于迎风面积的风道计算结果,利用CFD模型和现场实测两种方法对风道的改善效果进行了验证和对比。CFD模拟结果表明,风道比非风道的平均风速高43%（南）和18%（北）。并于南风和北风天气进行了现场测试,进一步验证了通风廊道的风速改善效果。现场实测结果表明,风道比非风道的平均风速高100%（南）和112%（北）。验证结果表明,利用FAI和LCP所发掘的风道与实际相比具有足够的可信度和一致性,有助于规划师、建筑师对通风廊道进行发掘和评估。最后为将风道发掘结果与城市设计相对接,提出了风廊布局、建筑形态、景观设计等缓解策略。通过通风廊道叠加对风廊控制范围、控制宽度、街道布局等各项建设活动进行控制指引,并利用实测城市温度场与通风廊道分布图相叠加,对风道及作用区的热环境进行定量评估,提出绿化缓解策略。从而整体上提升城市风环境质量,改善夏季高温和冬季雾霾,降低热岛效应,提高环境舒适度。本文通过对典型高密度城市街区的风环境研究,统计分析并计算其气候特征和建筑形态数据,发掘城市通风廊道,以此作为城市建设发展的定量依据。采用的山体FAI新模型、纳入山体FAI折减系数的新方法和针对滨海山地城市的气候地形特征分析,对主要受海陆风影响、地形复杂的地区进行风廊发掘具有重要参考价值,为进一步建设生态宜居城市提供强有力的规划指导。
刘呈威[10]（2019）在《城市通风空气热污染物输运与动力学特性》文中认为随着我国城市化的日益发展,城市人口不断增多、城市交通和工业废气排放量增大,城市空气环境不断恶化;城市建筑周围的微气候空气环境直接影响居民呼吸健康,充分理解城市建筑周边微气候空气、热与污染物输运机制有利于找到改善城市居民呼吸环境、保障城市居民呼吸健康的有效途径或方法。籍此,本文从城市内部街区空气环境热质输运过程结构、城市交通工业废气排放引发光化学反应生成的二次气态污染物扩散机制、内陆城市湖泊与城市热岛环流耦合特征等多个方面开展了相关基础科研工作。街区是城市人居环境中热与污染物输运迁移的基础载体,城市空气环境问题在人类活动频繁的街区中尤为明显。为此本文从城市基本组成单元街区入手,基于流体动力学方法对城市街区峡谷中的流体流动及热和污染物的输运迁移及积聚特性进行研究,选取了代表大多数现代城市中心总体形态典型高宽比为W/H=1.0的街区峡谷模型,建立热和污染物耦合输运模型,创造性的引入流函数、热函数和质函数的等值线可视化地来表征城市街区峡谷中热质输运过程,同时将街区峡谷通风通过参数化后的ACR（换风量）、HRR（热去除率）和PRR（污染物去除率）来评价街区峡谷的通风流动效率及热质输运特性,揭示了城市街区峡谷中气流与热浮升力在迎风、背风面的相互作用的机理,掌握了街区峡谷中热质输运转变过程。对于街区峡谷内污染物,主要来源于交通尾气的排放,而这些污染物大多数存在化学反应性,为了探究存在光化学反应下的气态污染物在城市街区峡谷中的迁移扩散规律,建立气态污染物的NOx-O3光化学反应模型耦合CFD方法对城市街区峡谷内存在反应性污染物扩散规律进行研究,发展了RNG k-?湍流模型首次探究光化学反应下的气态污染物在不同交通尾气排放量大小和排放位置的迁移扩散规律,掌握在空气环境更为实际的情况下城市街区峡谷区域交通尾气NOx排放源对于光化学反应以及气态污染物扩散迁移的影响。然后将研究尺度从街区峡谷扩展到城市单元,城市化的快速发展使城市土地利用慢慢朝着工业、建筑用地发展,导致城市绿地面积以及城市水体面积的急剧减少,而城市下垫面结构对城市空气环境有着举足轻重的作用。为了探究在城市化进程中城市下垫面结构特别是典型内陆湖城市湖泊水体对城市空气热环境的影响,先通过观测实验来探测湖泊水体结构对城市环境的影响,然后发展出城市热岛-湖风环流数值模型,发现了在典型内陆湖城市湖泊面积不变的情况下,城市热岛羽流的偏移量会随湖泊与城市中心距的增大而减小;在城市与湖泊中心距不变的情况下,城市热岛羽流的偏移量随湖泊面积的增大而增大。可见湖泊水体下垫面结构对城市空气环境有着显着影响。本文从城市街区环境自身热质输运机理的研究开始,进而深化到城市街区峡谷更为实际的光化学反应下的污染物输运规律的探究,最后扩展研究尺度到城市单元探究城市下垫面结构（内陆城市典型的湖泊水体结构）对城市空气环境的影响。为了解决城市空气环境的问题不仅仅要研究城市基础单元街区峡谷中的热质输运过程,充分掌握其流动传热机理,也需要研究街区峡谷更为实际的光化学污染下的污染物扩散迁移过程,这样可以从城市基础单元层面上出发更好的治理以及防治空气热污染物的传播,为城市街区中的热质输运提供指导,然后结合我国基本国情,创新性的针对国内大部分典型内陆湖城市的湖泊水体结构,有效利用城市自身的下垫面结构优势去营造更为舒适的城市热质输运环境,为改善城市环境提供新的思路,为环境污染的综合治理提供科学依据和理论基础。
二、地形性中尺度环流的数值模拟及验证（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、地形性中尺度环流的数值模拟及验证（论文提纲范文）
（1）云微物理过程对北京“7·20”暴雨对流系统触发的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 暴雨对流系统触发机制的国内外研究进展 |
| 1.2.2 云微物理过程影响暴雨的国内外研究进展 |
| 1.2.3 bulk和 bin方案对高影响天气的对比研究 |
| 1.3 关键科学问题及技术路线 |
| 1.3.1 关键科学问题 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 拟进行的研究 |
| 1.5 章节安排 |
| 第二章 资料与方法 |
| 2.1 多源资料简介 |
| 2.1.1 背景场资料 |
| 2.1.2 降水资料 |
| 2.1.3 双偏振雷达资料 |
| 2.2 WRF中尺度数值模式简介 |
| 2.3 云微物理方案介绍 |
| 2.3.1 云微物理方案区别与分类 |
| 2.3.2 bulk和 bin方案的微物理转化 |
| 第三章 个例介绍及数值实验设计 |
| 3.1 个例介绍 |
| 3.1.1 暴雨过程介绍 |
| 3.1.2 天气背景分析 |
| 3.2 数值模拟实验方案 |
| 3.2.1 实验方案设计 |
| 3.2.2 模拟验证资料 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 北京7·20 暴雨系统触发过程的模拟分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 北京暴雨对流单体的触发 |
| 4.2.1 对流单体的观测和模拟 |
| 4.2.2 对流单体的垂直演变特征 |
| 4.2.3 对流触发过程的热动力环境特征 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 微物理过程影响MCS触发的可能机制 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 触发过程中MCS的微物理特征 |
| 5.2.1 云水成物的观测和模拟 |
| 5.2.2 云水成物的时空演变特征 |
| 5.3 bulk和bin方案在MCS触发中微物理过程的影响机制 |
| 5.3.1 雨水粒子的质量收支 |
| 5.3.2 水凝物的潜热收支 |
| 5.3.3 微物理机制的概念模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与讨论 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简介 |
（2）基于水槽实验的山谷城市污染物浓度场量化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 主要符号表 |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 斜坡流研究现状 |
| 1.2.2 城市热岛环流研究现状 |
| 1.2.3 山谷城市局地环流的研究现状 |
| 1.2.4 污染物扩散的研究现状 |
| 1.2.5 研究现状总结 |
| 1.3 本文的研究内容及研究方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 2.山谷城市局地环流水槽实验平台设计与实现 |
| 2.1 相似理论 |
| 2.1.1 相似准则数 |
| 2.1.2 相似条件的保证 |
| 2.2 低层大气的垂直分层现象 |
| 2.3 水槽实验平台的介绍 |
| 2.3.1 水槽主体 |
| 2.3.2 山谷城市模拟系统 |
| 2.3.3 密度分层营造系统 |
| 2.3.4 密度分层测量系统 |
| 2.4 水槽实验中稳定大气层结的模拟与测量 |
| 2.4.1 Oster“双罐法” |
| 2.4.2 线性密度梯度的测量 |
| 2.5 本章小结 |
| 3.基于水槽实验的浓度场量化方法的研究 |
| 3.1 PLIF技术 |
| 3.1.1 PLIF技术概述 |
| 3.1.2 PLIF相关应用研究 |
| 3.2 PLIF技术测量浓度场系统介绍 |
| 3.2.1 激光系统 |
| 3.2.2 图像采集系统 |
| 3.2.3 示踪溶液排放系统 |
| 3.2.4 图像处理系统 |
| 3.3 浓度场标定实验 |
| 3.3.1 浓度标定理论 |
| 3.3.2 标定实验 |
| 3.4 基于MATLAB的浓度场图像处理 |
| 3.4.1 MATLAB图像处理相关功能介绍 |
| 3.4.2 MATLAB图像处理步骤 |
| 3.5 本章小结 |
| 4.污染物在单侧临山城市中尺度环流作用下的扩散规律 |
| 4.1 实验工况设置 |
| 4.2 逆温层对城市污染物扩散影响分析 |
| 4.3 山坡地形对单侧临山城市污染物扩散的影响分析 |
| 4.3.1 山坡地形对城市中心污染物扩散的影响 |
| 4.3.2 山坡地形对城市热岛环流中心位置的影响 |
| 4.4 上坡流对单侧临山城市污染物扩散的影响 |
| 4.4.1 上坡流作用下城市中心污染物的扩散 |
| 4.4.2 上坡流对城市热岛环流中心位置的影响 |
| 4.5 城市热岛环流对单侧临山城市城市污染物扩散的影响 |
| 4.6 单侧临山城市不同位置污染物的扩散规律 |
| 4.6.1 城市中心污染物的扩散 |
| 4.6.2 城市热岛环流中心污染物的扩散 |
| 4.6.3 山坡侧城市边缘污染物的扩散 |
| 4.6.4 山坡下污染物的扩散 |
| 4.7 本章小结 |
| 5.结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
（3）静稳天气条件下山谷城市中尺度流场特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 研究方法层面 |
| 1.2.2 研究内容层面 |
| 1.3 现有研究的局限 |
| 1.4 本文的研究目的和内容 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术路线 |
| 第2章 中尺度流动的水槽实验与数值模拟方法的研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 水槽实验方法 |
| 2.2.1 相似理论 |
| 2.2.2 流体动力学水槽实验平台的设计 |
| 2.2.3 线性密度分层的营造及测量 |
| 2.2.4 流场测量技术 |
| 2.3 数值模拟方法 |
| 2.3.1 物理模型 |
| 2.3.2 控制方程 |
| 2.3.3 边界条件 |
| 2.3.4 数值方法 |
| 2.4 方法的有效性检验 |
| 2.4.1 水槽实验 |
| 2.4.2 数值模拟 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 山谷城市中尺度流动的主要影响因素及流动模式 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 山谷城市中尺度流动形成的基本原理及特征 |
| 3.2.1 山坡风 |
| 3.2.2 城市热岛环流 |
| 3.3 理论模型 |
| 3.3.1 山坡风 |
| 3.3.2 城市热岛环流 |
| 3.4 主要影响因素 |
| 3.5 流动模式 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 背景分层强度对城市热羽流流态演变的影响研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 研究方法 |
| 4.3 结果与讨论-高、低纵横比城市热羽流的演变 |
| 4.3.1 地形效应的影响 |
| 4.3.2 上坡风的影响 |
| 4.3.3 下坡风的影响 |
| 4.4 结果与讨论-逆温层的瓦解 |
| 4.4.1 地形效应的影响 |
| 4.4.2 上坡风的影响 |
| 4.4.3 下坡风的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 山谷城市形态对中尺度流场特性的差异性影响研究 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 研究方法 |
| 5.3 结果讨论-城市扩张 |
| 5.3.1 地形效应的影响 |
| 5.3.2 上坡风的影响 |
| 5.3.3 下坡风的影响 |
| 5.4 结果与讨论-城市几何形态变换 |
| 5.4.1 地形效应的影响 |
| 5.4.2 上坡风的影响 |
| 5.4.3 下坡风的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录: 实验及数值模拟配套程序的开发 |
（4）考虑历史和未来气候变化的台风风场多尺度模拟（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 近海强化型台风模拟研究 |
| 1.2.2 工程场地台风风场多尺度模拟 |
| 1.2.3 台风平均风剖面特性分析 |
| 1.2.4 气候变化背景下台风模拟研究 |
| 1.3 全文安排 |
| 第二章 基于WRF模式的近海强化型台风模拟 |
| 2.1 WRF模式简介 |
| 2.1.1 大气控制运动方程 |
| 2.1.2 网格嵌套方案 |
| 2.1.3 物理参数方案 |
| 2.1.4 海表面通量方案 |
| 2.2 典型强化型台风数值试验设计 |
| 2.2.1 三次历史超强台风概况 |
| 2.2.2 台风海燕数值试验方案 |
| 2.2.3 台风莫兰蒂数值试验方案 |
| 2.2.4 台风利奇马数值试验方案 |
| 2.3 中尺度台风模拟结果验证和分析 |
| 2.3.1 台风海燕模拟结果 |
| 2.3.2 台风莫兰蒂模拟结果 |
| 2.3.3 台风利奇马模拟结果 |
| 2.4 结论 |
| 第三章 基于跨尺度台风模拟框架的城市近地面风场分析 |
| 3.1 WRF模式湍流参数化方案 |
| 3.1.1 PBL边界层参数化方案 |
| 3.1.2 LES湍流参数化方案 |
| 3.2 高精度GIS下垫面信息 |
| 3.2.1 地形高程数据 |
| 3.2.2 土地利用类型数据 |
| 3.3 跨尺度台风风场模拟框架 |
| 3.4 杭州地区台风多尺度风场模拟 |
| 3.4.1 灿鸿台风实测介绍 |
| 3.4.2 中尺度台风模拟试验设计 |
| 3.4.3 近地面风场模拟试验设计 |
| 3.5 台风多尺度风场模拟结果验证分析 |
| 3.5.1 台风路径和强度 |
| 3.5.2 台风近中心风场 |
| 3.5.3 杭州地区近地面风场 |
| 3.5.4 九堡大桥位置风速场 |
| 3.6 结论 |
| 第四章 沿海复杂山地外围台风风场高精度模拟分析 |
| 4.1 台风泰利风速实测 |
| 4.1.1 近海气象站点风速实测 |
| 4.1.2 复杂山地位置风速实测 |
| 4.2 山地台风风场多尺度模拟 |
| 4.2.1 模拟思路 |
| 4.2.2 数值试验设计 |
| 4.2.3 高精度舟山地形地貌 |
| 4.3 台风风场模拟结果验证和分析 |
| 4.3.1 模拟台风路径验证 |
| 4.3.2 嵌套网格水平风场 |
| 4.3.3 气象站点模拟风速验证 |
| 4.3.4 输电线路位置模拟风速验证 |
| 4.3.5 不同地形位置三维风场分析 |
| 4.4 结论 |
| 第五章 基于气象再分析数据的我国东南沿海台风平均风剖面统计分析 |
| 5.1 气象再分析数据台风样本 |
| 5.1.1 ERA5数据介绍 |
| 5.1.2 台风风速剖面样本 |
| 5.1.3 台风路径强度验证分析 |
| 5.2 台风边界层风场结构分析 |
| 5.2.1 台风灿鸿路径强度分析 |
| 5.2.2 台风近中心水平风速垂直结构 |
| 5.2.3 台风近中心低空急流特征分析 |
| 5.3 基于多个台风的平均风剖面统计分析 |
| 5.3.1 不同象限位置风剖面样本统计 |
| 5.3.2 平均风剖面拟合分析 |
| 5.4 超高层建筑台风平均风荷载分析 |
| 5.4.1 高层建筑台风风压剖面 |
| 5.4.2 顺风向台风平均风荷载 |
| 5.5 结论 |
| 第六章 考虑全球气候变化背景的将来登陆台风评估 |
| 6.1 西北太平洋地区气候变化分析 |
| 6.1.1 CMIP5全球气候模式 |
| 6.1.2 海表面温度增量 |
| 6.2 基于WRF-PGW的将来台风模拟评估思路 |
| 6.3 基于WRF-PGW的典型登陆台风模拟方案设计 |
| 6.3.1 历史台风概况 |
| 6.3.2 台风模拟方案设计 |
| 6.4 基于WRF-PGW的台风模拟结果分析 |
| 6.4.1 历史台风集成模拟结果验证分析 |
| 6.4.2 基于单个CMIP5模式的台风PGW模拟结果 |
| 6.4.3 基于CMIP5模式平均气候的台风PGW模拟结果 |
| 6.5 结论 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 本文创新点 |
| 7.2 本文工作总结 |
| 7.2.1 基于WRF模式的近海强化型台风模拟 |
| 7.2.2 基于跨尺度台风模拟框架的城市近地面风场分析 |
| 7.2.3 沿海复杂山地外围台风风场高精度模拟分析 |
| 7.2.4 基于气象再分析数据的我国东南沿海台风平均风剖面统计分析 |
| 7.2.5 考虑全球气候变化背景的将来登陆台风评估 |
| 7.3 进一步研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 攻读博士学位期间的科研成果 |
（5）中国东部地区一次飑线过程的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 中纬度飑线概况 |
| 1.2.1 中纬度飑线的基本特征 |
| 1.2.2 飑线的观测研究 |
| 1.3 飑线的数值模拟和地形影响 |
| 1.3.1 飑线的数值模拟 |
| 1.3.2 地形对飑线的影响 |
| 1.4 主要研究内容和科学问题 |
| 1.5 章节安排 |
| 第二章 资料、模式、方法和试验设计 |
| 2.1 资料 |
| 2.2 模式介绍 |
| 2.3 数值试验 |
| 第三章 2009年6月14日飑线个例模拟验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 2009年6月14日飑线实况 |
| 3.3 控制试验结果验证与诊断分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 WRF模式对飑线模拟能力分析及模拟改进 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 WRF模式模拟能力分析 |
| 4.3 地面加密观测站资料应用分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 WRF模式对飑线模拟过程中的低层温度偏差分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验设计 |
| 5.3 低层温度模拟偏差分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 山体和湖泊对江苏省北部飑线影响的数值研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验设计 |
| 6.3 山体对飑线生成影响分析 |
| 6.4 湖泊对飑线发展影响的机理分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 本文特色和创新点 |
| 7.3 需要进一步研究的问题 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）印太环流系统调制下的内潮能量辐射及动力学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 内潮及研究意义 |
| 1.2 内潮的研究进展 |
| 1.2.1 内潮的研究方法 |
| 1.2.2 全球海洋内潮研究进展 |
| 1.2.3 台湾东北内潮研究现状 |
| 1.2.4 印尼-澳大利亚海域内潮研究现状 |
| 1.3 问题的提出 |
| 第2章 ROMS模式和相关方程介绍 |
| 2.1 ROMS模式简介 |
| 2.2 模式控制方程及边界条件 |
| 2.2.1 控制方程 |
| 2.2.2 边界条件 |
| 2.2.3 网格与随底坐标 |
| 2.3 能量平衡方程 |
| 2.4 内潮混合参数化方案 |
| 第3章 台湾东北M_2内潮受黑潮调制下的生成与传播 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 方法 |
| 3.2.1 模式设置 |
| 3.2.2 模式验证 |
| 3.3 模式结果分析 |
| 3.3.1 M_2内潮的能量收支 |
| 3.3.2 M_2内潮的传播路径 |
| 3.3.3 黑潮对M_2内潮能量收支的影响 |
| 3.3.4 内潮的传播变化和多源区干涉 |
| 3.3.5 M_2内潮耗散和混合 |
| 3.4 总结和讨论 |
| 第4章 龙目海峡印尼贯穿流对M_2内潮调制作用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模式设置 |
| 4.3 模式结果分析 |
| 4.3.1 M_2内潮的源区分布和能量收支 |
| 4.3.2 M_2内潮南北不对称分布 |
| 4.3.3 M_2内潮的季节变化 |
| 4.3.4 M_2内潮的年际变化 |
| 4.4 本章总结与讨论 |
| 第5章 印尼-澳大利亚海盆南赤道流系对M_2内潮的折射效应.. |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模式设置与验证 |
| 5.2.1 模式设置 |
| 5.2.2 模式验证 |
| 5.3 模式结果分析 |
| 5.3.1 M_2内潮的多源区分布 |
| 5.3.2 南赤道流对M_2内潮能量传播的调制作用 |
| 5.3.3 M_2内潮能量的耗散与混合 |
| 5.4 本章总结与讨论 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要结论及创新点 |
| 6.2 本文工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）风电场尾流效应及其对大气环境影响的中尺度数值模拟研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 风电场与大气边界层的相互作用及研究方法 |
| 1.3 风电场数值研究的模拟策略 |
| 1.4 国内外研究进展 |
| 1.4.1 风电场的尾流及运行特性研究 |
| 1.4.2 风电场的气候及环境效应研究 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 风电场数值模拟方法 |
| 2.1 大气湍流 |
| 2.1.1 大气湍流概述 |
| 2.1.2 大气湍流控制方程 |
| 2.1.3 大气湍流运动及湍流通量 |
| 2.2 大气边界层 |
| 2.2.1 大气边界层特征 |
| 2.2.2 近地层规律 |
| 2.3 中尺度数值模拟方法 |
| 2.3.1 WRF模式 |
| 2.3.2 CMAQ模型 |
| 2.3.3 风电场参数化模型 |
| 2.4 风电场参数化模型的评估与验证 |
| 2.4.1 风电基地及资料 |
| 2.4.2 数值试验方法 |
| 2.4.3 评价指标 |
| 2.4.4 结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 相邻风电场尾流及运行干扰效应 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 风电场及资料 |
| 3.2.1 风电场简介 |
| 3.2.2 测风数据分析 |
| 3.3 数值模式及试验设计 |
| 3.3.1 模式方案配置 |
| 3.3.2 数值试验设计 |
| 3.4 模型验证及其对水平网格分辨率敏感性 |
| 3.4.1 风速的验证分析 |
| 3.4.2 风向的验证分析 |
| 3.5 整场尾流效应及功率输出 |
| 3.5.1 整场尾流效应 |
| 3.5.2 整场功率输出 |
| 3.6 相邻风电场的作用及评估 |
| 3.6.1 尾流干扰效应 |
| 3.6.2 功率输出干扰效应 |
| 3.6.3 相邻风电场干扰效应的评估 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 大型风电基地尾流效应及功率输出 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 风电场及数据资料 |
| 4.2.1 风电场简介 |
| 4.2.2 模拟时段风资源特性 |
| 4.3 数值模式及试验 |
| 4.3.1 数值模式 |
| 4.3.2 配置方案及数值试验 |
| 4.3.3 风电场参数化及评估方法 |
| 4.4 水平网格分辨率敏感性及模型验证 |
| 4.4.1 风速对比验证分析 |
| 4.4.2 风向对比验证分析 |
| 4.5 风电场的尾流效应 |
| 4.5.1 不同风况下风电场的尾流效应 |
| 4.5.2 不同地形下风电场的尾流效应 |
| 4.6 风电场的功率输出特性 |
| 4.6.1 不同风况下风电场的功率输出特性 |
| 4.6.2 运行状况欠佳风电场 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 大型风电基地对大气边界层影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 大型风电基地及资料 |
| 5.2.1 河北张北风电基地 |
| 5.2.2 测风数据资料 |
| 5.3 数值模式及试验设计 |
| 5.4 模型验证及显着性检验 |
| 5.5 不同季度下大气边界层的影响 |
| 5.5.1 轮毂高度风速的影响 |
| 5.5.2 地表温度的影响 |
| 5.5.3 大气边界层高度的影响 |
| 5.6 大气边界层影响的昼夜差异性 |
| 5.7 风电基地对大气边界层影响的评估 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 全国风电场的大气环境效应研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 中国风电发展数据库及观测资料 |
| 6.2.1 中国风电场数据库 |
| 6.2.2 观测资料及主要城市圈 |
| 6.3 数值模式及试验设计 |
| 6.3.1 WRF-CMAQ数值模式框架 |
| 6.3.2 模式配置方案 |
| 6.3.3 数值试验设计 |
| 6.4 数值方法验证及显着性检验分析 |
| 6.4.1 WRF模式验证分析 |
| 6.4.2 CMAQ模型验证分析 |
| 6.4.3 显着性检验分析 |
| 6.5 气象要素的季度平均影响 |
| 6.5.1 气象要素的季度平均影响规律 |
| 6.5.2 气象要素影响的大气物理机理 |
| 6.6 大气污染物的季度平均影响 |
| 6.6.1 大气污染物的季度平均影响规律 |
| 6.6.2 大气污染物影响的大气物理机理 |
| 6.7 全国风电场对大气环境的长期影响规律 |
| 6.7.1 主要城市圈的大气环境效应 |
| 6.7.2 京津冀地区大气环境效应的条件分析 |
| 6.8 全国风电场发展的影响与讨论 |
| 6.9 本章小结 |
| 第7章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点归纳 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（8）基于中/小尺度耦合大跨度航站楼屋盖台风致风荷载及风振响应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 机场建设时需性 |
| 1.1.2 我国航站楼发展历程 |
| 1.1.3 航站楼结构强/台风毁事故 |
| 1.2 国内外研究现状及发展 |
| 1.2.1 中尺度台风场特性与数值模拟 |
| 1.2.2 中/小尺度风场耦合 |
| 1.2.3 复杂体型大跨度屋盖抗风研究现状 |
| 1.3 问题的提出 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 中尺度台风场数值模拟 |
| 2.1 中尺度WRF模式 |
| 2.1.1 模式简介 |
| 2.1.2 控制方程 |
| 2.1.3 物理参数化方案 |
| 2.1.4 初始气象场数据获取 |
| 2.2 台风概况 |
| 2.3 WRF模式参数设置 |
| 2.3.1 模拟区域选定 |
| 2.3.2 参数化物理方案选定 |
| 2.4 结果有效性验证 |
| 2.5 台风场模拟结果 |
| 2.5.1 位涡场 |
| 2.5.2 海平面气压场 |
| 2.5.3 风速流线场 |
| 2.5.4 风向场 |
| 2.5.5 近地层风特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 WRF/CFD耦合的降尺度计算方案 |
| 3.1 工程简介 |
| 3.2 CFD数值模拟理论 |
| 3.2.1 计算流体力学简介 |
| 3.2.2 流体力学守恒方程 |
| 3.2.3 数值湍流模型选取 |
| 3.2.4 大涡模拟控制方程 |
| 3.3 中/小尺度台风模拟嵌套技术 |
| 3.4 小尺度CFD模拟参数设置 |
| 3.4.1 计算域与网格划分 |
| 3.4.2 边界条件设定 |
| 3.4.3 航站楼表面测点布置 |
| 3.5 有效性验证 |
| 3.6 绕流机理分析 |
| 3.6.1 速度流线 |
| 3.6.2 涡量分布 |
| 3.6.3 湍动能分布 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 航站楼风荷载特性分析 |
| 4.1 屋盖风压分布模式 |
| 4.1.1 平均风压 |
| 4.1.2 脉动风压 |
| 4.1.3 极值风压 |
| 4.2 非高斯特性研究 |
| 4.2.1 非高斯指标 |
| 4.2.2 概率密度特性 |
| 4.2.3 非高斯的判定及区域划分 |
| 4.3 空间相关性分析 |
| 4.3.1 悬空屋檐区域 |
| 4.3.2 变高差屋盖区域 |
| 4.3.3 分肢区域 |
| 4.4 测点间相干性分析 |
| 4.5 风压功率谱特性 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 航站楼风致振动特性研究 |
| 5.1 有限元建模与动力特性分析 |
| 5.2 风振计算方法与参数定义 |
| 5.2.1 计算方法 |
| 5.2.2 风振系数定义 |
| 5.2.3 计算参数 |
| 5.3 风振响应分析 |
| 5.3.1 悬空挑檐区域 |
| 5.3.2 变高差屋盖区域 |
| 5.3.3 分肢区域 |
| 5.3.4 整体风振响应 |
| 5.4 风振系数对比研究 |
| 5.4.1 位移风振系数 |
| 5.4.2 内力风振系数 |
| 5.4.3 整体风振系数建议取值 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间的研究成果及所获荣誉 |
| 已录用和发表论文 |
| 申请及授权知识产权 |
| 参与科研项目 |
| 在校期间所获荣誉及奖励 |
（9）基于迎风面积的滨海山地城市风廊发掘及设计策略（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与缘起 |
| 1.1.1 全球气候变暖加剧 |
| 1.1.2 城市化对气候的影响 |
| 1.1.3 大连城市热环境 |
| 1.1.4 本研究的缘起 |
| 1.2 研究对象与范围 |
| 1.2.1 研究对象 |
| 1.2.2 研究范围 |
| 1.3 国内外研究与实践发展 |
| 1.3.1 国外研究与实践 |
| 1.3.2 国内研究与实践 |
| 1.4 研究目的与意义 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究意义 |
| 1.5 研究内容与方法 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究方法 |
| 1.6 技术路线 |
| 2 通风廊道相关理论综述 |
| 2.1 城市气候图与局部气候分区 |
| 2.1.1 城市气候图 |
| 2.1.2 局部气候分区 |
| 2.2 通风廊道的空间系统与分类 |
| 2.2.1 空间系统 |
| 2.2.2 实现形式 |
| 2.2.3 规划管控 |
| 2.3 通风廊道发掘方法 |
| 2.3.1 数值模拟 |
| 2.3.2 遥感与地表温度反演 |
| 2.3.3 实测与风洞试验 |
| 2.3.4 基于GIS的建筑形态参数应用 |
| 2.4 FAI与城市风环境的关联性 |
| 2.4.1 FAI模型发展 |
| 2.4.2 FAI对城市通风的影响 |
| 2.4.3 LCP的原理与应用 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于FAI与LCP的通风廊道发掘研究 |
| 3.1 大连风环境与地理特征研究 |
| 3.1.1 城市基础数据来源 |
| 3.1.2 城市背景风场特征 |
| 3.1.3 城市地理地形特征 |
| 3.1.4 星海湾区域基本特征 |
| 3.2 山体FAI新模型 |
| 3.2.1 山体FAI新模型与计算 |
| 3.2.2 山体FAI的折减系数 |
| 3.2.3 FAI地图叠加 |
| 3.2.4 山体FAI新模型的改进效果 |
| 3.3 基于LCP的风廊计算 |
| 3.3.1 计算网格 |
| 3.3.2 LCP计算 |
| 3.4 星海湾地区风廊发掘 |
| 3.4.1 主导风风廊发掘 |
| 3.4.2 山体影响下的风廊发掘 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于CFD模拟和实测的通风廊道验证 |
| 4.1 CFD湍流模型验证 |
| 4.1.1 湍流模型 |
| 4.1.2 新0方程模型验证 |
| 4.2 CFD数值模拟验证 |
| 4.2.1 CFD前处理设置 |
| 4.2.2 CFD模拟结果 |
| 4.3 风速实测验证 |
| 4.3.1 测试方法 |
| 4.3.2 测试结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 星海湾通风廊道设计策略 |
| 5.1 通风廊道特征及设置原则 |
| 5.1.1 基本特征 |
| 5.1.2 设置原则 |
| 5.1.3 风廊分级 |
| 5.2 通风廊道布局及设计策略 |
| 5.2.1 补偿空间与作用空间布局 |
| 5.2.2 风廊总体布局与分级设置 |
| 5.3 街区控制及建筑设计策略 |
| 5.3.1 街区控制指引 |
| 5.3.2 建筑设计策略 |
| 5.4 针对热岛的景观设计策略 |
| 5.4.1 热岛缓解方法 |
| 5.4.2 空气温度实测 |
| 5.4.3 温度场与风廊叠加分析 |
| 5.4.4 热岛缓解策略 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 大连站年均温度和风速统计(1951-2017) |
| 附录B 大工站年均风频和风速统计(2014-2017) |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
（10）城市通风空气热污染物输运与动力学特性（论文提纲范文）
| 本文主要创新点 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.1.1 课题项目来源 |
| 1.2 课题背景与意义 |
| 1.2.1 城市空气光化学污染新问题 |
| 1.2.1.1 城市空气新增污染物O_3和NO_2 |
| 1.2.1.2 新增污染物引发的光化学污染危害 |
| 1.2.2 城市下垫面结构对城市空气热环境影响 |
| 1.2.3 城市街区峡谷空气环境问题 |
| 1.3 本文的组织结构与主要研究内容 |
| 1.3.1 本文的组织结构 |
| 1.3.2 本文的主要研究内容 |
| 1.4 本文的创新点 |
| 2 城市通风流体动力学研究方法 |
| 2.1 研究方法 |
| 2.1.1 实验测量及环境风洞实验 |
| 2.1.2 CFD在研究城市流体动力学中的兴起 |
| 2.2 CFD数值计算湍流模型 |
| 2.2.1 RANS在城市通风中的应用 |
| 2.2.2 LES大涡模拟在城市通风中的应用 |
| 2.2.3 RANS与 LES比较 |
| 3 城市通风空气热污染物研究现状 |
| 3.1 城市街区峡谷空气热污染物研究现状 |
| 3.1.1 街区峡谷概念界定 |
| 3.1.2 对称型街区峡谷的研究现状 |
| 3.1.3 风向对街区峡谷流动结构影响 |
| 3.1.4 热效应对街区峡谷通风的影响 |
| 3.2 城市空气污染物耦合化学反应研究现状 |
| 3.2.1 城市空气污染物化学反应 |
| 3.2.2 城市大气化学反应类别 |
| 3.2.2.1 NOx-O_3 化学反应相互作用 |
| 3.2.2.2 HOx相互作用过程 |
| 3.2.3 基于CFD城市街区污染物光化学反应研究现状 |
| 3.2.3.1 街区峡谷基本NOx-O_3化学耦合 |
| 3.2.3.2 街区峡谷复杂NOx-O_3化学耦合 |
| 3.2.4 城市空气污染物耦合化学反应研究动机 |
| 3.3 城市下垫面结构对城市热岛效应的影响研究现状 |
| 3.3.1 城市热岛研究现状 |
| 3.3.2 沿海城市下垫面结构对城市热岛影响 |
| 3.3.3 内陆城市下垫面结构对城市热岛影响 |
| 4 城市街区峡谷热质输运特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 街区峡谷物理及数学模型 |
| 4.2.1 街区峡谷模型的物理描述 |
| 4.2.2 街区峡谷模型边界条件设置 |
| 4.2.3 数值计算实现及输运函数引入 |
| 4.3 数值模型验证 |
| 4.4 数值计算结果分析 |
| 4.4.1 Re和 Gr对城市街区峡谷环境的影响 |
| 4.4.2 ACR、HRR和 PRR对城市街区峡谷环境的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 城市街区光化学反应下污染物分布特性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数值计算模型 |
| 5.2.1 CFD模拟数学描述 |
| 5.2.2 CFD模型初始化和边界条件 |
| 5.2.3 CFD模型耦合大气化学过程 |
| 5.3 数值计算模型验证 |
| 5.4 光化学反应下街区污染物分布数值模拟结果 |
| 5.4.1 交通尾气污染物浓度的影响 |
| 5.4.2 各个街区峡谷中污染物的扩散特性 |
| 5.4.3 交通尾气不同释放位置影响分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 城市热岛环流与湖风环流耦合特性研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 观测实验 |
| 6.2.1 典型内陆湖城市武汉湖泊水体结构 |
| 6.2.2 武汉空气热环境观测实验研究 |
| 6.3 城市热岛湖风环流数值模型 |
| 6.3.1 数值模型描述 |
| 6.3.2 建立多尺度城市热岛湖风环流方法 |
| 6.3.3 城市热岛湖风环流模型物理描述 |
| 6.4 湖风环流数值模型验证 |
| 6.5 数值结果分析 |
| 6.5.1 城-湖中心距离的影响 |
| 6.5.1.1 逆变换分析 |
| 6.5.2 湖面直径及热通量的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参加的主要科研工作 |
| 致谢 |
四、地形性中尺度环流的数值模拟及验证（论文参考文献）
- [1]云微物理过程对北京“7·20”暴雨对流系统触发的影响[D]. 陈宇航. 南京信息工程大学, 2021
- [2]基于水槽实验的山谷城市污染物浓度场量化研究[D]. 曹嘉璇. 西安建筑科技大学, 2021
- [3]静稳天气条件下山谷城市中尺度流场特性研究[D]. 吴松恒. 西安建筑科技大学, 2021
- [4]考虑历史和未来气候变化的台风风场多尺度模拟[D]. 王义凡. 浙江大学, 2020(01)
- [5]中国东部地区一次飑线过程的数值模拟研究[D]. 李斌. 南京信息工程大学, 2020(01)
- [6]印太环流系统调制下的内潮能量辐射及动力学研究[D]. 畅航. 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所), 2020(01)
- [7]风电场尾流效应及其对大气环境影响的中尺度数值模拟研究[D]. 王强. 浙江大学, 2020(07)
- [8]基于中/小尺度耦合大跨度航站楼屋盖台风致风荷载及风振响应分析[D]. 朱容宽. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]基于迎风面积的滨海山地城市风廊发掘及设计策略[D]. 张弘驰. 大连理工大学, 2020(01)
- [10]城市通风空气热污染物输运与动力学特性[D]. 刘呈威. 武汉大学, 2019