熱力非均勻下墊面對流邊界層流場結構特征研究

熱力非均勻下墊面對流邊界層流場結構特征研究

利用對流水槽成功模擬熱力非均勻下墊面對流邊界層的發生發展.仿照數值模擬中常用的馬賽克方法在對流水槽的底部鋪了一些導熱率緩慢的材料(橡膠薄板),使下墊面的加熱存在差異,進而產生非均勻加熱.利用溫度廓線和準直光系統共同決定邊界層頂部的位置和對流速度尺度.采用PTV測量技術獲得高精度的二維流場,看到流場具有復雜的空間結構和尺度特征.相對于均勻下墊面來說,底部的非均勻加熱使得混合層湍流的組織性得到加強,具有穩定的環流結構.非均勻下墊面對流邊界層的方差隨高度的變化曲線與均勻下墊面的特征明顯不同.為了分析非均勻下墊面對流邊界層的環流特征和水平輸送對湍流變化的貢獻,計算了湍流動能的湍流輸送.計算結果表明,加熱開始不久,由于不同下墊面的的溫差較大,水平輸送也較大;而當一段時間后,溫差變小,水平輸送也變小了.由此可以看出非均勻下墊面對流邊界層的水平輸送依賴于下墊面的非均勻強度.

作 者： 袁仁民 羅濤 吳徐平 盧超 孫鑒濘 劉輝志 YUAN Ren-min LUO Tao WU Xu-ping LU Chao SUN Jian-ning LIU Hui-zhi   作者單位： 袁仁民,羅濤,吳徐平,盧超,YUAN Ren-min,LUO Tao,WU Xu-ping,LU Chao(中國科學技術大學地球和空間科學學院,安徽,合肥,230026)

孫鑒濘,SUN Jian-ning(南京大學大氣科學系,江蘇,南京,210093)

劉輝志,LIU Hui-zhi(中國科學院大氣物理研究所大氣邊界層和大氣化學國家重點實驗室,北京,100029) 

刊 名： 大氣與環境光學學報  英文刊名： JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND ENVIRONMENTAL OPTICS  年，卷(期)： 2009 4(6)  分類號： P264  關鍵詞： 對流邊界層   熱力非均勻   水槽模擬   水平輸送