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初始扰动对静力适应过程的影响

地球物理学报 2022年第1期65卷 157-168页

作者：郭海龙王宁刘宇迪崔新东国防科技大学气象海洋学院长沙410000 北京应用大气研究所北京100029

本文从描述非静态、可压缩、等温干大气静力适应过程的线性模型出发,利用均匀介质中的波动理论,研究了初始扰动对静力适应过程中物理量场适应方向的影响;从能量分配和转换的角度探讨了静力平衡破坏后大气运动的物理本质.理论结果显示,... 详细信息

本文从描述非静态、可压缩、等温干大气静力适应过程的线性模型出发,利用均匀介质中的波动理论,研究了初始扰动对静力适应过程中物理量场适应方向的影响;从能量分配和转换的角度探讨了静力平衡破坏后大气运动的物理本质.理论结果显示,当大气静力平衡被破坏后,垂直气压梯度场和密度场、垂直气压梯度场和水平流场u分量之间相互适应的因果关系受波动螺旋结构、水平基流及初始扰动性质等因素的影响,其中,初始扰动性质决定了声重力波各分支在静力适应过程中的贡献大小,从而影响各物理量场随时间的演变.在水平基流为西风急流的条件下,中尺度系统对初始扰动性质较敏感,初始速度扰动和密度扰动破坏静力平衡的前20分钟内,有垂直气压梯度场向浮力场适应,初始气压扰动破坏静力平衡的前期和后期,有浮力场向垂直气压梯度场适应,而中期,适应方向相反;垂直气压梯度场和水平流场u分量之间的适应关系对初始扰动性质不敏感但对扰动尺度较敏感;实验表明,当静力平衡被破坏后,在微尺度系统中,垂直气压梯度场是大气运动的因,而在中尺度系统中,水平流场u分量是大气运动的因.同时,初始扰动的性质影响适应过程中扰动能量的分配比例和扰动能量之间的转换情况,不同性质的初始扰动,引起大气运动的物理本质不同.

关键词：静力适应初始扰动适应方向能量转换

基于CAN总线的水下多腿步履式行走装置自动定位控制研究

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基于CAN总线的水下多腿步履式行走装置自动定位控制研究

作者：刘宇迪湖南科技大学

学位级别：硕士

水下多腿步履式行走装置是开展海洋探索的重要工具,以其越障能力强、稳定性高的特点,作为海底装备搭载平台具有很大应用前景。然而,常规的点对点通讯方式触点多影响多腿支撑水下控制系统工作的可靠性、多支腿复杂的运动关系限制支撑系... 详细信息

水下多腿步履式行走装置是开展海洋探索的重要工具,以其越障能力强、稳定性高的特点,作为海底装备搭载平台具有很大应用前景。然而,常规的点对点通讯方式触点多影响多腿支撑水下控制系统工作的可靠性、多支腿复杂的运动关系限制支撑系统的准确快速定位,研究高可靠性、快速准确定位已成为水下多腿步履式行走装置移动控制需要解决的难题,对水下多腿步履式行走装置的工作效率的提升具有重要意义。因此,本论文采用CAN总线提升水下通讯的可靠性,开展快速准确定位的多腿步履式行走装置定位规划及控制方法研究,主要如下:(1)研究水下多腿步履式行走装置的运动规律,提出先定向后行走的定位路径规划方案,建立齐次坐标变换下行走装置的实际运动模型,设计装置路径跟踪的模糊PID控制器,应用Simulink仿真验证方案的合理性和可行性。(2)分析水下步履式行走装置多支腿独立工作液压驱动原理,建立行走装置负载流量独立分配控制液压系统的数学模型,搭建Simulink/sim Space/sim Hydraulics仿真模型,分析行走装置负载流量独立分配控制液压系统的动态响应特性,为行走装置准确快速定位提供理论和数据支持。(3)采用CAN总线提升水下通讯的可靠性,提出CAN设备底层与以太网顶层通信相结合的双层复合组网方案。利用端口复用型CAN控制器搭建控制系统底层,结合Qt开发控制界面,搭建行走装置自动定位远程控制系统。(4)结合本文提出的定位规划及控制方法在六足步履式行走装置样机上开展行走测试实验,验证多腿步履式行走装置定位规划及控制方法的有效性。

关键词：海底装备行走装置模糊PID CAN总线

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政府数据开放的法治路径研究

政府数据开放的法治路径研究

作者：刘宇迪黑龙江大学

学位级别：硕士

数据作为公共发展资源的时代背景下,政府在治理社会的过程中越来越重视开放大量的数据为公众所用,在保障公民发展权和公物利用权的同时,既促进了政府治理能力和水平的提升,又满足了经济社会可持续发展的需要。政府数据开放制度在我国现... 详细信息

数据作为公共发展资源的时代背景下,政府在治理社会的过程中越来越重视开放大量的数据为公众所用,在保障公民发展权和公物利用权的同时,既促进了政府治理能力和水平的提升,又满足了经济社会可持续发展的需要。政府数据开放制度在我国现代化建设进程中发挥着不可代替的价值,但是在实际开放过程中,技术的落后阻碍了制度的发展,政府间未形成区域的协同,数据安全与风险防范也缺乏健全的法律保障体系。因此,我国应该立足实际,积极借鉴域外先进的数据开放经验,深入挖掘政府数据开放背后的理论价值,通过控制行政裁量权、保护公民个人信息及对政府数据的利用权等方式,健全相应的法律体系,从而探索出符合我国发展要求的政府数据开放法治路径。

关键词：政府数据政府数据开放政府信息公开公民发展权

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非静力模式中三维网格的计算特性

计算物理 2004年第2期21卷 149-155页

作者：刘宇迪中国科学院大气物理研究所

　在线性斜压非静力滞弹性方程组的基础上,从频率和群速方面讨论了10种三维网格的计算频散性,结果表明三维网格EL CP、C CP与Z LZ计算频散性能较好.从而为非静力原始方程大气模式选取三维网格提供指导.

关键词：非静力模式三维网格频率群速惯性重力波线性斜压非静力滞弹性方程空气动力学

中东太平洋热带辐合带降水统计特征及其与厄尔尼诺的相关性

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地球物理学报 2018年第1期61卷 80-90页

作者：朱金双刘宇迪国防科技大学气象海洋学院南京211101

利用GPCP(Global Precipitation Climatology Project)与CMAP(CPC Merged Analysis of Precipitation)降水资料以及欧洲天气预报中心月平均SST(Sea Surface Temperature)资料,统计分析了中东太平洋热带辐合带(Centre and Eastern Pacific ITCZ,CEP-ITCZ)降水在两类厄尔尼诺年的基本特征及其与两类厄尔尼诺的相关性.结果表明:在普通年份,CEP-ITCZ平均位置约为7.6°N,强度7.25mm/day,东部型厄尔尼诺年位置偏南约2.9°,强度增强1.9mm/day;而中部型厄尔尼诺年位置偏南仅有0.2°,强度增强1.7 mm/day.不同Nio海区对CEPITCZ位置与强度的影响具有显著差异,与CEP-ITCZ位置相关性最大的海区为超前一个月的Nio 3海区,而与CEP-ITCZ强度相关性最大的海区则为超前一个月的Nio 3.4(8月—次年2月)或Nio 4(3—7月)海区,影响CEP-ITCZ位置的海区主要为东太平洋,影响CEP-ITCZ强度的海区则为中太平洋.此外,CEP-ITCZ位置和强度的异常对SST异常的敏感性均在4月份达到最强,11月份达到最弱.

关键词：中东太平洋热带辐合带(ITCZ) 厄尔尼诺

基态位涡径向分布对浅水涡旋系统演变的影响分析PartⅡ:扰动发展和结构变化

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地球物理学报 2018年第9期61卷 3592-3606页

作者：刘爽钟玮刘宇迪中国人民解放军国防科技大学气象海洋学院南京211101

本文在基态位涡(Potential Vorticity,PV)径向分布和基态涡旋强度对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)类涡旋系统稳定性特征影响的研究基础上,结合理想试验和数值模拟诊断分析基态PV径向分布对扰动增长和系统结构变化的影响.基于线性正压... 详细信息

本文在基态位涡(Potential Vorticity,PV)径向分布和基态涡旋强度对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)类涡旋系统稳定性特征影响的研究基础上,结合理想试验和数值模拟诊断分析基态PV径向分布对扰动增长和系统结构变化的影响.基于线性正压浅水模型,设计三种典型基态PV中空结构下基态涡旋强度对系统稳定性影响的敏感性试验.结果表明:基态涡旋的强度主要影响稳定性的强弱,强度越强,不稳定增长率越大,而基态PV径向分布对系统最不稳定波动性质起着决定作用.分析不同波数下扰动的发展及不同波数间扰动的相互作用可知,对于宽且实的PV环,系统稳定性主要取决于低波数不稳定,且最不稳定波数扰动的发展具有明显的优势地位;对于窄且空的PV环,系统稳定性主要取决于高波数不稳定,且多个高波数下增长最快模态的不稳定增长率值十分接近.利用模态线性叠加法讨论扰动增长对系统结构变化的影响表明:最不稳定波数的扰动发展对系统结构变化有关键影响,而多个波数的扰动不稳定增长相当时,不同波数的扰动发生相互作用从而影响系统结构变化.最后,利用实际个例模拟资料分析基态PV径向分布及其变化对TC结构和强度的影响表明:TC内核区出现的多边形眼墙结构与当前时刻基态PV径向分布所决定的最不稳定波数有很好的对应关系,同时基态PV径向分布变化所反映出的系统动力稳定性强弱与TC强度发展阶段具有很好的相关性.

关键词：基态位涡径向分布动力不稳定最不稳定模态多边形眼墙

风的垂直切变对滞弹性大气中静力适应过程的影响

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地球物理学报 2018年第1期61卷 65-79页

作者：郭海龙刘宇迪国防科学技术大学气象海洋学院南京211101

本文基于描写滞弹性大气静力适应过程的线性方程组,从波动频散关系、气团运动规律和能量转换的角度出发,研究了水平基流及其垂直切变对该模式大气静力适应过程的影响.构造四种水平基流垂直分布模型进行比较,分别为常数型、线性切变型、... 详细信息

本文基于描写滞弹性大气静力适应过程的线性方程组,从波动频散关系、气团运动规律和能量转换的角度出发,研究了水平基流及其垂直切变对该模式大气静力适应过程的影响.构造四种水平基流垂直分布模型进行比较,分别为常数型、线性切变型、反气旋切变型和气旋切变型,得到结论:(1)具有重力波性质的波动是滞弹性大气静力适应过程中扰动能量传播的方式,当垂直折射指数大于零时,基本气流及其垂直切变的存在,不仅改变了波动频率的大小,而且改变波动传播的方向;(2)在静力适应过程中气块的运动轨迹呈椭圆形,水平基流及其垂直切变影响椭圆的扁率,同时也影响扰动物理量之间的偏振关系;(3)水平基流的垂直切变是扰动能量和水平基流能量发生转换的媒介,当存在垂直向上的动量输送时,正的垂直风切变对应扰动能量的衰减,水平基流能量的增加,负的垂直风切变对应扰动能量的增加,水平基流能量的衰减;(4)不同的风的垂直切变模型,对静力适应过程的影响不同;对于水平基流呈反气旋切变型和气旋切变型,扰动发展的波动垂直结构为,急流轴上方波动等相位线自下而上向西倾斜,急流轴下方波动等相位线自下而上向东倾斜,反之亦然.

关键词：风的垂直切变滞弹性大气静力适应能量转换

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水平离散网格与大气运动

Advances in Atmospheric Sciences 2003年第1期20卷 139-148页

作者：刘宇迪王斌季仲贞 LASG Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029Institute of Meteorology PLA University of Sciences and Engineering Nanjing 211101 LASG Institute of Atmospheric Physics Chinese Academy of Sciences Beijing 100029

从线性浅水方程组出发,在Arakawa A-E网格和Z网格上,从频率和群速方面讨论了这六种网格对大气中的两种重要的波动:惯性重力波和Rossby波的描述能力。结果表明:C、Z、E网格比其它网格产生的歪曲都要小。

关键词：水平离散网格大气运动线性浅水方程组频率群速惯性重力波 Rossby波

基态位涡径向分布对浅水涡旋系统动力稳定性的影响分析

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地球物理学报 2018年第6期61卷 2207-2219页

作者：刘爽钟玮刘宇迪中国人民解放军国防科技大学气象海洋学院南京211101

本文基于正压浅水模型,分析基态位涡(Potential Vorticity:PV)结构对热带气旋(Tropical Cyclone:TC)类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数:宽度δ(眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比)和中空度γ(眼心相对... 详细信息

本文基于正压浅水模型,分析基态位涡(Potential Vorticity:PV)结构对热带气旋(Tropical Cyclone:TC)类涡旋系统稳定性及其波动特征的影响.通过引入基态PV结构参数:宽度δ(眼墙内外边界涡度发生陡变的半径长度之比)和中空度γ(眼心相对涡度与内核区域平均相对涡度之比),设计具有相同基流最大切向风速和最大风速半径的170组不同基态PV环结构的敏感性试验,并讨论了不同基态PV结构下涡旋系统最不稳定波数(the most unstable wavenumber:MUWN)和系统最不稳定模态(the most unstable mode of System:MUMS)的特征频率及其不稳定增长率的大小.结果指出:当PV环较宽,系统表现为低波数最不稳定,相应的MUMS为低频波且增长率小;当PV环较窄,系统表现为高波数不稳定,且PV环越实最不稳定波数越高;当PV环窄且空时,MUMS均为中高频波动,且不稳定增长率随PV环的宽度变窄和中空度变空而明显增大.分析典型PV结构下系统演变特征可知,当PV环较宽,MUMS表现为具有平衡约束的低频波动的线性不稳定特征;当PV环趋向窄且空时,MUMS的平衡性约束趋向弱化,同时不稳定增长表现为明显的指数型增长.进一步讨论系统内部非对称结构的形成和传播机制发现,对于弱不稳定的PV环来说,低波数波最不稳定的特征波动具有典型涡旋Rossby波特征;而对于强不稳定的PV环来说,高波数不稳定的特征波动混合波性质明显.

关键词：热带气旋(TC) 位涡(PV) 动力稳定性结构参数最不稳定模态