基于WRF的挑流泄洪雾化的水雾扩散数值模拟研究
发布时间：2020-04-21 22:52
【摘要】：本文基于WRF数值模式,针对挑流泄洪雾化的水雾扩散进行了深入研究,主要研究内容可分为以下三个方面:(1)建立挑流泄洪雾化水雾扩散模型。根据湍流扩散理论,采用二阶有限差分显式方法,将挑流泄洪雾化雾源概化为竖直方向上的分布点源,在结构化地形跟随网格上求解一组平流-扩散-沉降方程,进而建立一种3D时间依赖性挑流泄洪雾化水雾欧拉扩散模型。结果表明,通过该模型能很好的模拟泄洪雾化时的水雾扩散过程,并可由此得到泄洪雾化范围及降雨强度分布。(2)雾源特性对挑流泄洪雾化影响的数值模拟研究。利用水雾扩散模型,从雾源的角度出发,将其设置了 2种滴谱、3种源强、4种雾源高度,以在不同滴谱、不同源强、不同源高的雾源条件下,模拟研究高坝下游的泄洪雾化范围及降雨强度。结果初步得到了雾源特性对挑流泄洪雾化范围和雨强分布的影响规律,即源高越大,泄洪雾化范围越大;源强越大,泄洪雾化范围及降雨强度越大;雾滴粒径越大,雾化影响范围越小。(3)二滩及锦屏一级高坝水雾扩散的数值模拟研究。应用WRF数值模式,结合牛顿松弛同化方法,将泄洪时物理参数同化到分析场中,模拟挑流泄洪雾化时的坝区风场,以在风场等气象场接近实际工况的局地环境中,根据建立的水雾扩散模型,对二滩及锦屏一级高坝的水雾扩散进行数值模拟研究。结果表明,利用牛顿松弛同化法得到的同化后的风速大小、方向及水舌风的影响范围均较符合实际情况,且二滩及锦屏一级高坝挑流泄洪雾化雾化范围及降雨强度的模拟计算结果与原型观测结果基本一致。
【图文】：
建立水雾欧拉扩散模型，定义或研宄雾源特性及其扩散、沉降的原理；逡逑其次，，研究雾源特性，如源Ａ、源强、滴谱，对雾化范围及降雨强度分布的影响；逡逑最后，根据不同雾源特性对雾化范围及降雨强度分布的影响，对二滩及锦屏一级逡逑高坝进行挑流泄洪雾化的水雾扩散数值模拟研究。逡逑１．７本文的创新点逡逑（１）提出了挑流泄洪雾化的水雾扩散数值模型。此模型为一种新的３Ｄ时逡逑间依赖性水雾欧拉扩散梭型，它能提供不同滴谱、不同源强、不同源高的雾源及逡逑水雾扩散相关参数，以此可灵活多元地开展高坝泄洪雾化的相关研究。逡逑（２）利用十顿松弛Ｍ化法将水々风丨＞彳化到ＷＲＦ模式中。虽然ＷＲＦ模式能逡逑模拟商然风场，但相比于自然风场，水舌风对雾化具有更为明显的影响。所以同逡逑化水舌风到ＷＲＦ模式中，充分考虑到了水舌风对泄洪雾化的影响，由此便可在逡逑水舌风和自然风共同作用卜，研宄高坝泄洪雾化。逡逑（３）研宄了水雾的微物理特征对雾化范围及降雨强度分布的影响。滴谱是逡逑理，入，逡逑
块的主要组成部分：（１）邋ＷＰＳ邋（ＷＲＦ邋Ｐｒｅ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋版块）；（２）邋ＷＲＦＤＡ逡逑（ＷＲＦ数据同化板块）；（３）邋ＡＲＷ核心计算版块；（４）邋Ｐｏｓｔ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋ａｎｄ逡逑Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ版块。如图２－１所不。逡逑Ｐｏｓｔ＊Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆逡逑Ｅｘｔｅｒｎａｌ逦。：１邋’逦ＷＲＦ邋Ｍｏｄｅｌ逦Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ逡逑Ｄａｔａ邋Ｓｏｕｒｃｅ邋Ｐｒｅ－Ｐｒｏｃｅｓｓｍ§邋ｚ逦＼逦逦逡逑逦邋Ｓｙｓｔｅｍ逦逦逡逑逦ｋ邋ＶＡＰＯＲ逡逑Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ邋逦邋Ｉｄｅａｌ邋Ｄａｔａ逡逑Ｏｂｓ邋Ｄａｔａ逡逑Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ邋逦逦逦逦邋—？邋ＮＣＬ逡逑Ｏｂｓ邋Ｄａｔａ邋逦ｉ逦逦%煎濉澹哄五邋五义襄五澹澹慑危兀苠巍垮澹粒疲祝穑铮螅翦义希祝遥棋巍板巍板五五义稀幔戾五五澹掊澹粒桑祝停希模牛体澹苠五五义希模幔簦徨五五五澹裕椋戾危鲥澹遥桑校村义希卞五澹垮澹祝校渝危遥牛粒体五五义希苠褰绣五邋五邋五义稀垮澹祝校绣义希祝校渝危撸撸撸咤义襄危垮澹停牛藻义贤迹玻卞澹祝遥颇Ｊ街饕槌刹糠旨跋低沉鞒掏煎义希稿义
本文编号：2635833
【图文】：
建立水雾欧拉扩散模型，定义或研宄雾源特性及其扩散、沉降的原理；逡逑其次，，研究雾源特性，如源Ａ、源强、滴谱，对雾化范围及降雨强度分布的影响；逡逑最后，根据不同雾源特性对雾化范围及降雨强度分布的影响，对二滩及锦屏一级逡逑高坝进行挑流泄洪雾化的水雾扩散数值模拟研究。逡逑１．７本文的创新点逡逑（１）提出了挑流泄洪雾化的水雾扩散数值模型。此模型为一种新的３Ｄ时逡逑间依赖性水雾欧拉扩散梭型，它能提供不同滴谱、不同源强、不同源高的雾源及逡逑水雾扩散相关参数，以此可灵活多元地开展高坝泄洪雾化的相关研究。逡逑（２）利用十顿松弛Ｍ化法将水々风丨＞彳化到ＷＲＦ模式中。虽然ＷＲＦ模式能逡逑模拟商然风场，但相比于自然风场，水舌风对雾化具有更为明显的影响。所以同逡逑化水舌风到ＷＲＦ模式中，充分考虑到了水舌风对泄洪雾化的影响，由此便可在逡逑水舌风和自然风共同作用卜，研宄高坝泄洪雾化。逡逑（３）研宄了水雾的微物理特征对雾化范围及降雨强度分布的影响。滴谱是逡逑理，入，逡逑
块的主要组成部分：（１）邋ＷＰＳ邋（ＷＲＦ邋Ｐｒｅ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋Ｓｙｓｔｅｍ邋版块）；（２）邋ＷＲＦＤＡ逡逑（ＷＲＦ数据同化板块）；（３）邋ＡＲＷ核心计算版块；（４）邋Ｐｏｓｔ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ邋ａｎｄ逡逑Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ版块。如图２－１所不。逡逑Ｐｏｓｔ＊Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ＆逡逑Ｅｘｔｅｒｎａｌ逦。：１邋’逦ＷＲＦ邋Ｍｏｄｅｌ逦Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ逡逑Ｄａｔａ邋Ｓｏｕｒｃｅ邋Ｐｒｅ－Ｐｒｏｃｅｓｓｍ§邋ｚ逦＼逦逦逡逑逦邋Ｓｙｓｔｅｍ逦逦逡逑逦ｋ邋ＶＡＰＯＲ逡逑Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ邋逦邋Ｉｄｅａｌ邋Ｄａｔａ逡逑Ｏｂｓ邋Ｄａｔａ逡逑Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ邋逦逦逦逦邋—？邋ＮＣＬ逡逑Ｏｂｓ邋Ｄａｔａ邋逦ｉ逦逦%煎濉澹哄五邋五义襄五澹澹慑危兀苠巍垮澹粒疲祝穑铮螅翦义希祝遥棋巍板巍板五五义稀幔戾五五澹掊澹粒桑祝停希模牛体澹苠五五义希模幔簦徨五五五澹裕椋戾危鲥澹遥桑校村义希卞五澹垮澹祝校渝危遥牛粒体五五义希苠褰绣五邋五邋五义稀垮澹祝校绣义希祝校渝危撸撸撸咤义襄危垮澹停牛藻义贤迹玻卞澹祝遥颇Ｊ街饕槌刹糠旨跋低沉鞒掏煎义希稿义
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