記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)了解到，該校工程科學(xué)學(xué)院劉羅勤特任研究員在大氣邊界層的理論研究方面取得突破性進(jìn)展，在國際上首次獲得了適用于整個(gè)常規(guī)中性大氣邊界層的速度、風(fēng)向、湍流剪切力預(yù)測(cè)的解析表達(dá)式，其結(jié)果與高精度數(shù)值模擬和大氣觀測(cè)數(shù)據(jù)符合一致。
該研究成果日前在線發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》?？茖W(xué)新發(fā)現(xiàn) 大氣邊界層是指大氣層底部直接受地表影響的旋轉(zhuǎn)湍流邊界層，是自由大氣與地表進(jìn)行質(zhì)量、動(dòng)量和能量交換的發(fā)生地，也是風(fēng)機(jī)和風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)能到電能轉(zhuǎn)化的所在地。由于剪切力、浮力和科氏力的相互作用，大氣邊界層的湍流結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，其理論預(yù)測(cè)往往局限于表面層的平均風(fēng)速分布。近年來，隨著風(fēng)能利用受到世界各國的高度重視，風(fēng)機(jī)尺寸不斷增大，未來風(fēng)機(jī)葉片將主要運(yùn)行在表面層以上區(qū)域，因此對(duì)表面層以上湍流風(fēng)特性的研究已經(jīng)成為風(fēng)能科學(xué)研究的前沿?zé)狳c(diǎn)和難點(diǎn)問題。
針對(duì)上述挑戰(zhàn)，劉羅勤特任研究員系統(tǒng)研究了常規(guī)中性大氣穩(wěn)定度條件下大氣邊界層的結(jié)構(gòu)，首次給出了在整個(gè)大氣邊界層中均成立的速度、風(fēng)向、湍流剪切力的解析表達(dá)式，并借助于大渦模擬結(jié)果和大氣觀測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該理論模型的正確性。由于常規(guī)中性大氣邊界層常出現(xiàn)在海上、大型湖泊上方，以及日落后的過渡期或大風(fēng)多云時(shí)的陸地上空，以上最新理論進(jìn)展對(duì)于風(fēng)能應(yīng)用、天氣預(yù)報(bào)、氣候模擬等領(lǐng)域都具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)也將有助于進(jìn)一步研究不同大氣穩(wěn)定度條件下的大氣邊界層結(jié)構(gòu)。（科技日?qǐng)?bào)記者 吳長(zhǎng)鋒）（中國科大供圖）
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