文档介绍：南京大学学报( 自然科学)
第 35 卷第 6 期 JOU RNAL OF NANJING U NIVERSIT Y Vol. 35, No. 6

1999 年 11 月( NAT URAL SCIENCES) Nov. , 1999
关于湍流多尺度统计理论方法的论证
许丽人1)
李宗恺1)
王体健1)
金龙山1)
徐大海2)
( 1) 南京大学大气科学系, 210093, 南京; 2) 中国气象科学研究院, 100081, 北京)
摘
要
用黑河化音测站的实测风、温脉动资料对一种湍流多尺度统计理论方法进行了分析验
证, 并应用此方法通过对相关系数、湍流时间尺度、湍谱和扩散参数等湍流特征量的研究, 分析
了黑河戈壁地区的湍流微结构和扩散特征. 结果表明: 多尺度分析方法正适合研究具有多尺度
特征的大气湍流现象, 可以比传统方法提供更多的有关湍流属性的信息, 能够更直观地表现出
不同尺度湍涡对扩散作用的大小, 是发展湍流统计理论的一种有效工具.
关键词
多尺度分析, 湍流时间尺度, 湍流微结构, 湍涡
分类号
X16
0
引
言
众所周知, 大气湍流运动是一种多尺度现象. 在不同的大气过程中, 不同尺度的湍涡所
起的作用是不同的. 事实上湍流能量往往集中在某几个尺度范围内. 而传统统计理论方
法[ 1] 只能给出一个平均的湍流尺度, 由于不同尺度湍能之间的混淆和迭加影响, 因而不能
定量地区分出不同尺度湍涡在湍流交换过程中的作用. 为此, 很有必要发展一个能明确描述
湍流多尺度属性的物理模型.
本文中所用的多尺度分析方法[ 2] 是近年来发展起来的分析湍流统计性质的一种新方
法, 它可以更简捷地分析出湍流的多尺度结构和它们在湍流输送过程中的作用. 利用多尺度
分析方法不仅能得到传统谱方法的所有信息, 而且还能看出湍流的多尺度性, 即: 湍流是由
哪几种尺度的湍涡构成的, 它们的能量分配情况, 以及哪种尺度湍涡对湍流输送过程起主导
作用.
本文所做工作是用实测湍流脉动资料对多尺度分析方法进行验证, 在此基础上对实测
大气湍流进行多尺度分析, 即采用 W. J. be 和 J. W. Evans 的方法[ 3] , 把自相关函数
转化为一组衰减指数函数的线性组合, 求得具体表达式并进行分析讨论. 在多尺度概念基础

本文由国家自然科学基金资助( 编号: 49475247)
收稿日期: 1999- 01- 28
第一作者简介: 许丽人, 女, 1972 年 8 月生, 南京大学大气科学系博士研究生, 曾发表
一种改进的边界层参数化模
式等论文
第 6 期
许丽人等: 关于湍流多尺度统计理论方法的论证
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73
7
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上计算湍谱并求取扩散参数等湍流特征量.
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实验场地与资料
黑河化音测站位于黑河西南方向, 东经 100!06∀, 北纬 39!09∀. 地处大面积戈壁滩之中,
气候干燥. 北面及东北面距绿洲边缘的林地和农田约 2km; 南与西南面为大片戈壁, 地形以
大约 1!的坡度由北向南略有抬升, 到 30km 以远进入祁连山系. 戈壁地面主要为粗沙和砾石
覆盖, 散布有少量骆驼刺一类植物