《近地表風沙流場的數值建模與數據同化》是依託蘭州大學，由武生智擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：近地表風沙流場的數值建模與數據同化
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：武生智
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
風沙流是發生在大氣邊界層中的一種氣固兩相流，也是一種典型的自然災害，儘可能客觀、準確的描述其流動特性有助於對這類自然災害的預報和防治。但現有的觀測手段和數值模式還不能很好的提供其時空分布信息。本項目嘗試採用集合卡曼濾波同化技術，將風洞實驗和野外觀測的有效數據，如風速、沙塵濃度、大氣溫濕度等，融合到最新的湍流參數化數值模式中，估算風沙流場的平均風速廓線和沙塵濃度分布，提煉其脈動風速的功率譜密度函式以及反應空間相關性的標準相關譜，探討風沙流湍流結構和沙塵運移的相互影響，實現對風沙流的定量描述表征，為風沙災害的預報和防治提供一種可行的理論依據。
結題摘要
風沙流是發生在大氣邊界層中的一種氣固兩相流，也是一種典型的自然災害，儘可能客觀、準確的描述其流動特性有助於對這類自然災害的預報和防治。本項目採用時間序列分析法，集合卡曼濾波法，對風洞實驗和野外觀測的有效數據，如風速、沙塵濃度、大氣溫度等，進行分析和參數化，並結合經驗模式分解模型，來預測風沙流場中風速時空變化和沙塵濃度分布，所得脈動風速的功率譜密度函式以及反應空間相關性的標準相關譜，與實際觀測吻合良好。同時，數值模擬了離散和連續粗糙干擾因子對於風速分布零平面位移高度和空氣動力學粗糙度的影響，分析了作用在地表和粗糙元上的流體形狀阻力和摩擦阻力分布；探討了用隨機力的概念描述湍流脈動對沙塵運移的影響，取得了較好的效果。這對進一步研究風沙流湍流結構和沙塵運移的相互影響，實現對風沙流的定量描述表征，為風沙災害的預報和防治提供一種可行的基礎性工作。
