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Large-scale conditions of Tibet Plateau vortex departure 被引量:4
1
作者 ShuHua Yu WenLiang Gao 《Research in Cold and Arid Regions》 2009年第6期559-569,共11页
Based on the circumfluence situation of the out- and in-Tibet Plateau Vortex (TPV) from 1998–2004 and its weather-influencing system,multiple synthesized physical fields in the middle–upper troposphere of the out- a... Based on the circumfluence situation of the out- and in-Tibet Plateau Vortex (TPV) from 1998–2004 and its weather-influencing system,multiple synthesized physical fields in the middle–upper troposphere of the out- and in-TPV are computationally analyzed by using re-analysis data from National Centers for Environmental Prediction and National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) of United States.Our research shows that the departure of TPV is caused by the mutual effects among the weather systems in Westerlies and in the subtropical area,within the middle and the upper troposphere.This paper describes the large-scale meteorological condition and the physics image of the departure of TPV,and the main differences among the large-scale conditions for all types of TPVs.This study could be used as the scientific basis for predicting the torrential rain and the floods caused by the TPV departure. 展开更多
关键词 Tibet Plateau vortex large-scale meteorological condition physics image
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Statistical characteristics of meso-scale vortex effects on the track of a tropical cyclone 被引量:2
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作者 罗哲贤 孙治安 平凡 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第4期581-585,共5页
This paper examines initial meso-scale vortex effects on the motion of a tropical cyclone (TC) in a system where coexisting two components of TC and meso-scale vortices with a barotropic vorticity equation model. Th... This paper examines initial meso-scale vortex effects on the motion of a tropical cyclone (TC) in a system where coexisting two components of TC and meso-scale vortices with a barotropic vorticity equation model. The initial mesoscale vortices are generated stochastically by employing Reinaud's method. The 62 simulations are performed and analysed in order to understand the statistical characteristics of the effects. Results show that the deflection of the TC track at t = 24 h induced by the initial meso-scale vortices ranges from 2 km to 37 km with the mean value of 13.4 km. A more significant deflection of the TC track can be reduced when several initial meso-scale vortices simultaneously appear in a smaller TC circulation area. It ranges from 22 km to 37 km with the mean value of 28 km, this fact implies that the initial meso-scale vortices-induced deflection may not be neglected sometimes. 展开更多
关键词 meso-scale vortex tropical cyclone statistical characteristics
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Analysis of a Group of Weak Small-Scale Vortexes in the Planetary Boundary Layer in the Mei-yu Front 被引量:13
3
作者 翟国庆 周玲丽 王智 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2007年第3期399-408,共10页
A mei-yu front process in the lower reaches of the Yangtze River on 23 June 1999 was simulated by using the fifth-generation Pennsylvania State University-NCAR (PSU/NCAR) Mesoscale Model (MM5) with FDDA (Four Dim... A mei-yu front process in the lower reaches of the Yangtze River on 23 June 1999 was simulated by using the fifth-generation Pennsylvania State University-NCAR (PSU/NCAR) Mesoscale Model (MM5) with FDDA (Four Dimension Data Assimilation). The analysis shows that seven weak small mesoscale vortexes of tens of kilometers, correspondent to surface low trough or mesoscale centers, in the planetary boundary layer (PBL) in the mei-yu front were heavily responsible for the heavy rainfall. Sometimes, several weak small-scale vortexes in the PBL could form a vortex group, some of which would weaken locally, and some would develop to be a meso-α-scale low vortex through combination. The initial dynamical triggering mechanism was related to two strong currents: one was the northeast flow in the PBL at the rear of the mei-yu front, the vortexes occurred exactly at the side of the northeast flow; and the other was the strong southwest low-level jet (LLJ) in front of the Mei-yu front, which moved to the upper of the vortexes. Consequently, there were notable horizontal and vertical wind shears to form positive vorticity in the center of the southwest LLJ. The development of mesoscale convergence in the PBL and divergence above, as well as the vertical positive vorticity column, were related to the small wind column above the nose-shaped velocity contours of the northeast flow embedding southwestward in the PBL, which intensified the horizontal wind shear and the positive vorticity column above the vortexes, baroclinicity and instability. 展开更多
关键词 mei-yu front heavy rainfall mesoscale numerical simulation FDDA meso-β-scale vortexes group physical diagnosis and analysis
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Adjoint Sensitivity Experiments of a Meso-β-scale Vortex in the Middle Reaches of the Yangtze River 被引量:3
4
作者 王智 高坤 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2006年第2期267-281,共15页
A relatively independent and small-scale heavy rainfall event occurred to the south of a slow eastwardmoving meso-α-scale vortex. The analysis shows that a meso-β-scale system is heavily responsible for the intense ... A relatively independent and small-scale heavy rainfall event occurred to the south of a slow eastwardmoving meso-α-scale vortex. The analysis shows that a meso-β-scale system is heavily responsible for the intense precipitation. An attempt to simulate it met with some failures. In view of its small scale, short lifetime and relatively sparse observations at the initial time, an adjoint model was used to examine the sensitivity of the meso-β-scale vortex simulation with respect to initial conditions. The adjoint sensitivity indicates how small perturbations of initial model variables anywhere in the model domain can influence the central vorticity of the vortex. The largest sensitivity for both the wind and temperature perturbation is located below 700 hPa, especially at the low level. The largest sensitivity for the water vapor perturbation is located below 500 hPa, especially at the middle and low levels. The horizontal adjoint sensitivity for all variables is mainly located toward the upper reaches of the Yangtze River with respect to the simulated meso-β-scale system in Hunan and Jiangxi provinces with strong locality. The sensitivity shows that warm cyclonic perturbations in the upper reaches can have a great effect on the development of the meso-β-scale vortex. Based on adjoint sensitivity, forward sensitivity experiments were conducted to identify factors influencing the development of the meso-β-scale vortex and to explore ways of improving the prediction. A realistic prediction was achieved by using adjoint sensitivity to modify the initial conditions and implanting a warm cyclone at the initial time in the upper reaches of the river with respect to the meso-β-scale vortex, as is commonly done in tropical cyclone prediction. 展开更多
关键词 mei-yu front heavy rainfall meso-β-scale vortex adjoint method sensitivity experiment
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Non Linear Vortex Structures in Stratified Fluid Driven by Small-Scale Helical Force
5
作者 Anatoly Tur Vladimir Yanovsky 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2013年第2期64-74,共11页
In this work, we consider the effect of a small-scale helical driving force on fluid with a stable temperature gradient with Reynolds number . At first glance, this system does not have any instability. However, we sh... In this work, we consider the effect of a small-scale helical driving force on fluid with a stable temperature gradient with Reynolds number . At first glance, this system does not have any instability. However, we show that a large scale vortex instability appears in the fluid despite its stable stratification. In a non-linear mode this instability becomes saturated and gives a large number of stationary spiral vortex structures. Among these structures there is a stationary helical soliton and a kink of the new type. The theory is built on the rigorous asymptotical method of multi-scale development. 展开更多
关键词 vortex Structures Large scale Instability Small scale HELICAL FORCE AKA-Effect
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陕西一次突发性大暴雨的中尺度特征及触发机制 被引量:2
6
作者 李明娟 郭大梅 +4 位作者 张蔚然 刘慧 赵强 郭莉 高星星 《暴雨灾害》 2025年第1期19-30,共12页
2020年8月5—6日陕西中东部的平原和秦岭山区洛南县两处局地突发大暴雨,造成6人死亡、10人失踪,全球模式和中尺度模式对此次过程的强度和落区均存在预报偏差。为加深对此类天气过程的认识,利用常规地面、高空观测资料、ERA5再分析资料... 2020年8月5—6日陕西中东部的平原和秦岭山区洛南县两处局地突发大暴雨,造成6人死亡、10人失踪,全球模式和中尺度模式对此次过程的强度和落区均存在预报偏差。为加深对此类天气过程的认识,利用常规地面、高空观测资料、ERA5再分析资料和多普勒天气雷达资料,对此次大暴雨过程的环流背景、环境条件和中尺度对流系统(MCS)演变特征及成因进行分析。结果表明:(1)大暴雨发生于弱天气尺度强迫条件下,暴雨区500hPa为西太平洋副热带高压控制,中低层无明显天气尺度系统主导,地面上无冷锋;陕西中东部700hPa未出现强水汽输送带,但边界层存在较强的水汽输送带,暴雨区本地水汽含量非常充沛,大气整层可降水量50~70mm,大气可降水量偏离气候平均1.5~2σ,同时对流有效位能为3000~4800J·kg^(-1),0—6km深层垂直风切变较弱,环境场条件有利于突发性大暴雨的发生。(2)平原和秦岭山区洛南两处落区的大暴雨物理过程有所不同。平原的雷暴由平原地区地面辐合线、平原南侧骊山分别触发,骊山触发的雷暴向平原地区传播与平原地区雷暴合并增强,形成β中尺度对流系统(M_(β)CS)。M_(β)CS沿高空西南风向东北方向移动,给平原地区带来局地大暴雨。强雷暴主要在β中尺度对流系统的东北侧生成和维持,M_(β)CS强雷暴中维持约1h的低层γ中尺度气旋性涡旋直接造成了平原地区103.7mm·h^(-1)极端短时强降水;冷池驱动、低层垂直风切变相对于雷暴出流边界方向的有利配置是平原地区雷暴加强和维持的原因。(3)秦岭山区洛南附近的雷暴由地形抬升边界层东南风.触发,下午至夜间边界层稳定维持的东南风是雷暴触发的关键因子,雷暴单体后向传播在西南平流作用下形成“列车效应”经过洛南北部,造成大暴雨天气。 展开更多
关键词 暴雨 中尺度对流系统 γ中尺度气旋性涡旋 触发机制 地形
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平面声波扰动大气湍流非柯尔莫哥洛夫谱折射率功率谱分布
7
作者 王明军 刘帅 +2 位作者 吴小虎 席建霞 张佳琳 《计算物理》 北大核心 2025年第4期500-510,共11页
本文基于声波能量和湍流能量平衡方程,推导在平面声波扰动下各向同性和各向异性Non-Kolmogoro(非柯尔莫哥洛夫谱)折射率功率谱函数的表达式,数值仿真在不同声源功率和频率下,平面声源激发产生的声场能量分布。计算声源参数一定时,不同... 本文基于声波能量和湍流能量平衡方程,推导在平面声波扰动下各向同性和各向异性Non-Kolmogoro(非柯尔莫哥洛夫谱)折射率功率谱函数的表达式,数值仿真在不同声源功率和频率下,平面声源激发产生的声场能量分布。计算声源参数一定时,不同功率谱幂律和各向异性因子下的Non-Kolmogorov折射率功率谱函数的分布情况。结果表明:在声波传输距离一定时,各向同性Non-Kolmogorov折射率功率谱随功率谱幂律的增大呈整体下降趋势;各向异性Non-Kolmogorov折射率功率谱随各向异性因子的增大呈整体上升状态;在空间波数一定时,Non-Kolmogorov折射率功率谱随声波传输距离的增大呈现极大值和极小值交替变化。 展开更多
关键词 平面声波 声场能量 大气湍流 湍涡尺度 Non-Kolmogorov谱模型
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不同比例尺铁路桥箱梁风洞试验涡振对比 被引量:1
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作者 王骑 黄林 +2 位作者 高贵 李世文 宁伯伟 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第1期64-68,76,共6页
研究目的:整体式钝体钢箱梁作为大跨度铁路桥近年来采用的一种主梁形式,涡激振动现象较为显著,为研究比例尺对铁路桥钝体箱梁节段模型涡振试验的影响,采用1∶90、1∶50与1∶25节段模型风洞试验,对比不同比例尺试验下铁路桥钝体箱梁断面... 研究目的:整体式钝体钢箱梁作为大跨度铁路桥近年来采用的一种主梁形式,涡激振动现象较为显著,为研究比例尺对铁路桥钝体箱梁节段模型涡振试验的影响,采用1∶90、1∶50与1∶25节段模型风洞试验,对比不同比例尺试验下铁路桥钝体箱梁断面的涡振响应,在此基础上分析研究铁路桥钝体箱梁节段模型风洞试验的适宜缩尺比。研究结论:(1)铁路桥钝体箱梁的涡激振动试验结果受模型比例尺影响较大,其中1∶50节段模型试验中获得的断面涡振响应最为显著,通过1∶25比例尺试验获得的断面涡振响应较小,但该两种比例尺模型的主要涡振特性试验结果大致吻合;(2)1∶90节段模型试验在各风攻角下均没有测试到断面的涡振响应,采用小尺度模型试验无法有效反映钝体箱梁铁路桥实桥的涡振特性;(3)在不考虑节段模型系统满足与实桥间质量与质量惯性矩相似律的条件下,可以在小尺度(1∶90比例尺)模型试验中获得铁路桥钝体箱梁断面的涡激振动,虽无法借此判定实际铁路桥梁的涡振响应,但可借此对比断面涡振性能的高低,在主梁设计阶段初期辅助完成气动优化措施的研究;(4)本研究成果可为大跨度铁路桥箱梁的风洞试验比例尺设定提供参考。 展开更多
关键词 铁路桥钝体箱梁 涡激振动 风洞试验 模型比例尺 雷诺数
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逗点状MCS中的γ中尺度涡旋形成机制及结构特征
9
作者 徐姝 王艳春 +3 位作者 王莹 庄园煌 易笑园 张文龙 《暴雨灾害》 2025年第5期642-652,共11页
利用自动站观测资料、多普勒天气雷达资料以及ERA5再分析等资料,对2022年7月5日夜间发生在渤海西岸的一次大暴雨过程进行观测和数值预报结果分析,初步探讨了逗点状中尺度对流系统(MCS)中的γ中尺度涡旋形成机制及其结构特征。结果表明:... 利用自动站观测资料、多普勒天气雷达资料以及ERA5再分析等资料,对2022年7月5日夜间发生在渤海西岸的一次大暴雨过程进行观测和数值预报结果分析,初步探讨了逗点状中尺度对流系统(MCS)中的γ中尺度涡旋形成机制及其结构特征。结果表明:暴雨过程发生在高空低槽东移和台风“暹芭”减弱后低压倒槽北抬的天气背景下,由逗点状中尺度对流系统头部的低质心涡旋回波有组织性地持续影响渤海西岸造成。γ中尺度涡旋最初发生在低压倒槽顶部,是由前期降水形成的西北气流和暖湿东南气流相遇后的锋生作用所致,其随后在925 hPa、850 hPa依次出现,降水主要出现在涡旋的右侧。涡度方程的收支诊断表明,涡旋主要由低层水平辐合辐散项提供初始扰动,后通过垂直涡度依次向上输送,最终在对流层下半部形成深厚的中尺度涡旋。涡旋在700—850 hPa附近存在暖心结构,925 hPa以下弱冷空气的渗透为对流雨带的发展提供了热力不稳定和动力强迫作用;涡旋呈现不对称结构特征,其东侧上升速度大于西侧,使得东侧降水明显强于西侧。涡旋的水汽输送也呈明显的不对称结构,水汽辐合主要集中在涡旋东侧即渤海西岸,这也是涡旋东侧降水偏强的原因。 展开更多
关键词 γ中尺度涡旋 锋生 不对称结构 暖心 涡度收支
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管-翅片复合式减涡器内旋涡破碎大涡模拟
10
作者 张馨丹 王锁芳 沈文杰 《航空动力学报》 北大核心 2025年第1期133-143,共11页
为深入理解管-翅片复合式减涡器的减阻特性,采用大涡模拟方法对比分析了基础管式及管-翅片复合式减涡器内的湍流脉动和旋涡尺度,通过相干结构和功率谱等揭示了减涡器内旋涡破碎的机制。结果表明:基础管式减涡器内减涡管通过破碎大尺度... 为深入理解管-翅片复合式减涡器的减阻特性,采用大涡模拟方法对比分析了基础管式及管-翅片复合式减涡器内的湍流脉动和旋涡尺度,通过相干结构和功率谱等揭示了减涡器内旋涡破碎的机制。结果表明:基础管式减涡器内减涡管通过破碎大尺度旋涡来降低压损,而在基础管式减涡器内加入翅片能够进一步破坏上游艾克曼边界层,抑制大尺度旋涡的发展,同时降低的旋流比有效削弱减涡管入口处小尺度旋涡的激增现象,使得减涡管区域熵增降低,进而实现更高程度的旋涡抑制效果,且该效果随着翅片下端安装高度的降低更为显著。在管-翅片复合式减涡器盘腔中,能量积分长度尺度随径向高度的降低先增加后减小;与基础管式减涡器相比,能量积分长度尺度的峰值向高半径方向移动,而在盘腔下游区域相对较低。 展开更多
关键词 共转盘腔 减涡管 翅片 相干涡 旋涡尺度
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2024年7月5日山东龙卷爆发事件雷达观测特征
11
作者 刁秀广 孟宪贵 +1 位作者 朱晓清 韩永清 《海洋气象学报》 2025年第2期14-27,共14页
基于新一代天气雷达探测资料,结合探空、地面实况资料、灾情调查报告及ERA5资料,对2024年7月5日山东爆发性龙卷天气的环境物理量、风暴演变、龙卷风暴低层小尺度涡旋及双偏振特征进行分析。结果表明:温带气旋形势下,爆发性龙卷都出现在... 基于新一代天气雷达探测资料,结合探空、地面实况资料、灾情调查报告及ERA5资料,对2024年7月5日山东爆发性龙卷天气的环境物理量、风暴演变、龙卷风暴低层小尺度涡旋及双偏振特征进行分析。结果表明:温带气旋形势下,爆发性龙卷都出现在地面低压中心的东或东北方,低空急流较强,大的低空垂直风切变、风暴相对螺旋度和能量螺旋度指数是龙卷爆发的关键环境因子。6个龙卷产生在地面强的3 h负变压区内偏东风气流附近。准线性对流系统内的超级单体或弓形回波,或者线性对流系统前侧暖区新生发展起来的强风暴是爆发性龙卷的直接缔造者,强涡旋中心的快速下降或低层局部径向风的迅速增大,是小尺度龙卷涡旋产生的前兆。8个中气旋龙卷风暴低层中气旋旋转速度在20 m·s^(-1)以上,1个非中气旋龙卷由弓形回波诱发,其后部入流为42~45 m·s^(-1)。东明龙卷破坏性最强,母体风暴上升气流最强,低层龙卷碎片宽度约为2 km,顶部高度达9 km左右,呈分散状态,最大宽度约为4 km。 展开更多
关键词 龙卷爆发 小尺度涡旋 龙卷碎片特征
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与珠江三角洲极端小时降水有关的γ 中尺度涡旋特征观测分析
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作者 张佳华 罗亚丽 石睿子 《气象学报》 北大核心 2025年第4期1118-1138,共21页
建立了一套基于多普勒天气雷达观测资料的γ中尺度涡旋(Meso-γ-scale Vortex,MV)客观识别算法,针对珠江三角洲地区稠密地面气象站5 a暖季共出现了237站∙次极端小时降水(EXHP;>75 mm),统计分析与之有关的MV特征和环境大气动、热力参... 建立了一套基于多普勒天气雷达观测资料的γ中尺度涡旋(Meso-γ-scale Vortex,MV)客观识别算法,针对珠江三角洲地区稠密地面气象站5 a暖季共出现了237站∙次极端小时降水(EXHP;>75 mm),统计分析与之有关的MV特征和环境大气动、热力参数,并选取EXHP站次最多的3次事件,展示MV与瞬时雨强、强回波的时、空配置。主要发现:这237站∙次EXHP记录中99个为有旋EXHP(占41.8%),其余58.2%个为无旋EXHP;与有旋EXHP相关的MV共57个,约84%属于弱切变、12%为弱中气旋、4%为中等中气旋强度(弱切变、弱中气旋和中等中气旋的旋转速度分别为[5,12)m/s、[12,16)m/s、[16,21)m/s;MV平均持续时长约39 min,平均核心厚度为699 m,MV时长与核心厚度的相关系数为0.67;EXHP小时累计降水量与EXHP受到MV影响的时长显著正相关,与MV的旋转强度、直径和核心厚度相关不显著;大多数MV的发生可能是EXHP有关的强迫(如潜热)导致的。相对于美国伴随MV的EXHP,珠三角地区EXHP的环境0—3 km风暴相对螺旋度(SRH)和0—1 km风垂直切变(VWS)较弱,但是,相对于珠三角地区无旋EXHP,有旋EXHP的环境具有显著较高的0—1 km VWS和0—3 km SRH,这为形成中涡旋提供了较好的环境动力条件,而有旋EXHP也倾向于发生在具有更充足的水汽和更高的对流有效位能的环境中,这为强降水对流系统提供了环境层结不稳定和水汽条件。EXHP站次数最多的3次事件中,产生EXHP的对流系统分别呈现β中尺度不规则形状、γ中尺度准团状、β中尺度准带状,MV常常位于对流系统内部强回波区域,许多MV在最强的回波核附近,有些MV紧邻强回波呈现弓形的区域;持续时间长、旋转相对较强的MV与极端强的6 min累计降水量(≥10 mm/6 min)的时空相关很高,可能发生低层旋转与强降水的正反馈作用;在受到热带风暴影响的一次事件中,出现了4个MV相继在几乎相同的地点出现,并沿着几乎相同的路径移动的MV后建过程。 展开更多
关键词 极端小时降水 γ中尺度涡旋 客观识别算法 统计特征 环境动、热力条件
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深度学习融合模型共轭涡旋光干涉微位移测量
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作者 杨雪娇 刘吉 +6 位作者 武锦辉 袁涛 王仕杰 姬翔峰 于丽霞 张博洋 陈相 《光学精密工程》 北大核心 2025年第15期2331-2341,共11页
针对涡旋光干涉微位移测量技术中传统干涉条纹位移反演算法精度受限的问题,提出一种基于深度学习融合模型共轭涡旋光干涉微位移测量方法。采用集成FasterNet轻量化骨干网络与CARAFE动态上采样模块的YOLOv8s-Seg分割网络对干涉图像中的... 针对涡旋光干涉微位移测量技术中传统干涉条纹位移反演算法精度受限的问题,提出一种基于深度学习融合模型共轭涡旋光干涉微位移测量方法。采用集成FasterNet轻量化骨干网络与CARAFE动态上采样模块的YOLOv8s-Seg分割网络对干涉图像中的花瓣区域进行精确分割,以抑制相位信息提取过程中背景噪声和光束畸变的干扰。设计14层卷积神经网络架构对花瓣区域进行多尺度分层特征提取,构建花瓣形态变化与旋转角度的精准映射关系,实现亚纳米级位移的高精度检测。实验结果表明,在0~500 nm标准位移内,花瓣区域分割的平均精度(mAP)达96.5%,整体位移测量精度优于0.94 nm,平均绝对误差为0.63 nm。通过独特的双网络协同架构,该方法增强了对条纹畸变和噪声的抗干扰性能,在微位移测量的精度和稳定性方面具有明显的优势。 展开更多
关键词 微位移测量 共轭涡旋光干涉 YOLOv8s-Seg分割网络 多尺度分层特征提取
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大型实验地球流体力学旋转平台的设计与实现
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作者 陆晓婕 韩国庆 +1 位作者 林一帆 董昌明 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第6期99-110,I0002,共13页
地球流体力学是一门研究自然界中流体宏观运动规律的学科,在气候研究等领域具有广泛应用。旋转水池通过比例缩放和地形模拟,能够再现旋转条件下层化流体的多尺度物理过程,并捕捉海洋和大气环境的基本特征,在模拟自然流体运动中发挥了重... 地球流体力学是一门研究自然界中流体宏观运动规律的学科,在气候研究等领域具有广泛应用。旋转水池通过比例缩放和地形模拟,能够再现旋转条件下层化流体的多尺度物理过程,并捕捉海洋和大气环境的基本特征,在模拟自然流体运动中发挥了重要作用。本文重点介绍了南京信息工程大学国际地球流体力学研究中心已建成的大型旋转水池的设计原理和系统组成,该水池是全球第二个内径超过10 m的旋转水池(内径14 m,外径18 m),由大型水池主体、多密度水体交换系统、观测系统和多元分析系统4个部分组成,其中观测系统采用了自动升降装置和最新的光学测高技术,这是以往大型旋转平台所未具备的。此外,还展示了在其他旋转平台上开展的讨论涡旋演化和涡-涡相互作用的中尺度涡旋实验以及探索河口羽流分类及稳定性实验。结果显示:离心不稳定性导致涡旋出现缓慢衰减期,涡-涡相互作用导致涡旋出现快速衰减期,这两个因素是造成反气旋涡消亡的主要原因;涡旋在合并过程中向外扩散涡度,并在外界累积涡丝,形成反对称涡度,从而影响合并效率,反对称涡度引发的对流过程是涡旋合并的机制之一;陆架坡度对河口羽流的最大深度影响较小,但对羽流的宽度影响显著。该大型旋转平台旨在服务全球科研人员,促进国内外科研机构的深度合作,推动地球流体力学研究的未来发展。 展开更多
关键词 实验地球流体力学 大型旋转水池 自然流体运动 中尺度涡旋 河口羽流
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多GPU平台上三维格子Boltzmann方法的并行化实现
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作者 向星 孙培杰 +1 位作者 张华海 王利民 《数据与计算发展前沿(中英文)》 2025年第5期16-27,共12页
【目的】针对大规模科学计算问题,计算范式的转变推动了通用图形处理器的发展,在计算流体力学领域新兴的格子Boltzmann方法在耦合先进物理模型时具有内在的计算效率和并行可扩展性的显著优势。【方法】本研究基于标准格子模型D3Q19,考... 【目的】针对大规模科学计算问题,计算范式的转变推动了通用图形处理器的发展,在计算流体力学领域新兴的格子Boltzmann方法在耦合先进物理模型时具有内在的计算效率和并行可扩展性的显著优势。【方法】本研究基于标准格子模型D3Q19,考虑三维区域分解和分布式数据通信方法,对三维格子Boltzmann方法进行了并行算法设计与优化。【结果】在某国产异构加速计算平台,对三维流动基准算例进行了不同网格规模下数值验证和精度测试,实现了高保真度瞬态模拟,并捕捉了不同时刻下三维涡结构的非定常演化。在单卡不同网格规模的性能测试中,在正确性验证的基础上,讨论了数据通信部分对并行性能的影响,并给出了单卡对于单核的加速比。在强/弱扩展性测试中,设置了单节点单卡和单节点四卡两组对照数值实验来研究节点间/节点内数据通信的差异。其中单节点单卡组最大计算网格规模约为21.5亿,使用了128节点上总计128张加速卡,运行时间为262.119s,并行性能为81.927GLUPS(每秒十亿格点更新,1GLUPS=103MLUPS),并行效率为94.76%;单节点四卡组最大计算网格规模约为85.9亿,使用了128节点上总计512张加速卡,并行性能为241.185GLUPS,并行效率为69.71%。【结论】本研究提出的并行化实现方法具有线性加速比和良好的并行可扩展性,展示了在E级超算系统上实现高效模拟的潜力。 展开更多
关键词 图形处理器 格子BOLTZMANN方法 扩展性测试 大规模并行计算 三维Taylor-Green涡流
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Nonlinear Vortex Structures in Obliquely Rotating Fluid 被引量:1
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作者 Michael Kopp Anatoly Tur Vladimir Yanovsky 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2015年第4期311-321,共11页
In this paper, we find a new large scale instability which appears in obliquely rotating flow with the small scale turbulence, generated by external force with small Reynolds number. The external force has no helicity... In this paper, we find a new large scale instability which appears in obliquely rotating flow with the small scale turbulence, generated by external force with small Reynolds number. The external force has no helicity. The theory is based on the rigorous method of multi-scale asymptotic expansion. Nonlinear equations for instability are obtained in the third order of the perturbation theory. In this article, we explain in detail the nonlinear stage of the instability and we find the nonlinear periodic vortices and the vortex kinks of Beltrami type. 展开更多
关键词 Large scale vortex Instability CORIOLIS Force MULTI-scale ASYMPTOTIC Development Small scale Turbulence vortex KINKS
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旋涡空化水动力学特性研究进展与展望 被引量:5
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作者 程怀玉 季斌 +1 位作者 龙新平 彭晓星 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期86-137,共52页
涡空化作为一种在推进器叶顶涡心处产生的空化现象,在推进器原型上往往最早出现,其一旦发生将会严重影响舰艇的声隐身性能(噪声增加10 dB以上),在很大程度上限制了舰艇临界航速的进一步提升,因而长期以来一直是空化水动力学领域研究的... 涡空化作为一种在推进器叶顶涡心处产生的空化现象,在推进器原型上往往最早出现,其一旦发生将会严重影响舰艇的声隐身性能(噪声增加10 dB以上),在很大程度上限制了舰艇临界航速的进一步提升,因而长期以来一直是空化水动力学领域研究的重点与难点课题之一.本文首先简要介绍了旋涡空化流动相较于其他形式空化流动的特点,并以梢涡空化为主要对象,系统阐述了旋涡空化初生、发展的演变行为与流动机理研究,从空化三要素的角度深入讨论了其影响因素与作用机制.在此基础上,本文分别对旋涡空化流动中尺度效应、流动控制等关键问题的相关研究进展进行了回顾,较为系统地梳理了旋涡空化尺度效应的内在原因以及旋涡空化流动控制方法与控制思路.最后,本文针对目前旋涡空化研究领域关注的重点与难点问题,对旋涡空化流动研究中采用的实验测量及数值模拟技术进行了总结与展望. 展开更多
关键词 空化 旋涡空化 涡模型 尺度效应 流动控制
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AN EXPERIMENTAL STUDY OF THE LARGE SCALE COHERENT STRUCTURES IN A FORCED FREE SHEAR LAYER 被引量:1
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作者 Zhang Hongquan Shu Wei, Department of Mechanics, Tianfin University, Tianjin, China 《Acta Mechanica Sinica》 SCIE EI CAS CSCD 1990年第1期9-14,共6页
The dynamic characteristics of the large scale coherent structures in a forced free shear layer are experi- mentally studied by means of flow visualization. The quantitative measurements are acquired by the use of a L... The dynamic characteristics of the large scale coherent structures in a forced free shear layer are experi- mentally studied by means of flow visualization. The quantitative measurements are acquired by the use of a LDV. It is shown that the development of the coherent structures can be greatly influenced by upstream artificial perturbations and as a result the mixing in the layer can be controlled. Like vortex merging, vortex splitting is also a common evolu- tion pattern in the development of the coherent structures. 展开更多
关键词 large scale coherent structure vortex merging vortex splitting
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The Large Scale Instability in Rotating Fluid with Small Scale Force
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作者 Michael Kopp Anatoly Tur Vladimir Yanovsky 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2015年第2期128-138,共11页
In this paper, we find a new large scale instability in rotating flow forced turbulence. The turbulence is generated by a small scale external force at low Reynolds number. The theory is built on the rigorous asymptot... In this paper, we find a new large scale instability in rotating flow forced turbulence. The turbulence is generated by a small scale external force at low Reynolds number. The theory is built on the rigorous asymptotic method of multi-scale development. The nonlinear equations for the instability are obtained at the third order of the perturbation theory. In this article, we explain the nonlinear stage of the instability and the generation vortex kinks. 展开更多
关键词 Large scale vortex INSTABILITY CORIOLIS FORCE Multi-scale Development Small scale Turbulence vortex KINKS
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A New Large Scale Instability in Rotating Stratified Fluids Driven by Small Scale Forces
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作者 Anatoly Tur Malik Chabane Vladimir Yanovsky 《Open Journal of Fluid Dynamics》 2013年第4期340-351,共12页
In this paper, we find a new large scale instability displayed by a stratified rotating flow in forced turbulence. The turbulence is generated by a small scale external force at low Reynolds number. The theory is buil... In this paper, we find a new large scale instability displayed by a stratified rotating flow in forced turbulence. The turbulence is generated by a small scale external force at low Reynolds number. The theory is built on the rigorous asymptotic method of multi-scale development. There is no other special constraint concerning the force. In previous papers, the force was either helical or violating parity invariance. The nonlinear equations for the instability are obtained at the third order of the perturbation theory. In this article, we explain a detailed study of the linear stage of the instability. 展开更多
关键词 Large scale vortex INSTABILITY CORIOLIS Forse BUOYANCY Multi-scale Development Small scale Turbulence
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