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稻麦轮作农田近地层湍流通量计算方案对比研究

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气象科技 2024年第3期52卷 434-445页

作者：刘昕晔李煜斌南京信息工程大学大气物理学院南京210044

稻麦轮作农田是我国典型农田类型,其模拟效果对我国农田气候模拟具有重要参考价值。气候中尺度模拟结果对近地层通量极为敏感,选择合适的通量计算方案对模拟效果至关重要。因此,对比分析稻麦轮作农田下不同的通量计算方案具有重要意义... 详细信息

稻麦轮作农田是我国典型农田类型,其模拟效果对我国农田气候模拟具有重要参考价值。气候中尺度模拟结果对近地层通量极为敏感,选择合适的通量计算方案对模拟效果至关重要。因此,对比分析稻麦轮作农田下不同的通量计算方案具有重要意义。本文选取了8种具有代表性的近地层湍流通量计算方案,采用寿县国家气候观象台实测资料对比分析了各方案在稻麦轮作农田的计算特征和差异。结果表明,在不同稳定度和不同风速情况下,各方案的误差特征各异。本文基于归一化标准差综合评价了各方案的准确度,总体而言,所有方案的动量通量总体平均归一化平均差为0.536,其中SS14(Sharan和Srivastava, 2014年)方案最大为0.575,SS20(Sharan和Srivastava等,2020年)方案最小为0.517;所有方案的感热通量总体平均归一化标准差为0.638,其中GLGS20(Gryanik等,2020年)方案最大为0.871,SS14方案最小为0.476。此外,本研究还给出了稻麦轮作农田不同稳定层结和不同风速情况下各通量计算方案的误差特征。本文的研究结论,可为准确计算近地层湍流通量提供支撑。

关键词：稻麦轮作农田下垫面近地层湍流通量动力学粗糙度 M-O相似理论稳定度修正函数

基于柠檬酸改性的棉织物点状抗皱整理技术及性能研究

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基于柠檬酸改性的棉织物点状抗皱整理技术及性能研究

作者：李煜斌天津工业大学

学位级别：硕士

纯棉织物具有亲肤柔软、吸湿透气、穿着舒适等优良性能,是一种深受不同年龄段消费者欢迎的常用纺织品。但纯棉织物也存在抗皱性能差的缺点,影响使用体验。棉织物抗皱整理研究已有近百年的发展历史,在抗皱整理剂及抗皱整理工艺等方面取... 详细信息

纯棉织物具有亲肤柔软、吸湿透气、穿着舒适等优良性能,是一种深受不同年龄段消费者欢迎的常用纺织品。但纯棉织物也存在抗皱性能差的缺点,影响使用体验。棉织物抗皱整理研究已有近百年的发展历史,在抗皱整理剂及抗皱整理工艺等方面取得长足进展。纯棉织物在获得良好抗皱性能的同时,常伴随着强力的下降,且多年研究以来并未有效解决,严重影响抗皱整理棉织物的使用寿命。因此,对纯棉织物抗皱整理后强力损失的改善研究具有重大意义。目前,常用棉织物抗皱整理剂包括合成树脂类含甲醛抗皱整理剂,以及多元羧酸类、二醛类、反应性有机硅类等无甲醛抗皱整理剂。本文以不含甲醛、廉价易得、无毒的柠檬酸为基础抗皱整理剂,采用化学改性并结合点状抗皱整理工艺,对棉织物进行抗皱整理。首先,采用NaOH对柠檬酸抗皱整理棉织物解交联进行强力损失来源分析。表明,交联与非交联(酸和热共同作用)造成的强力损失接近1:1,在此基础上采用柠檬酸、柠檬酸铵及低元醇复配的方式改进柠檬酸抗皱整理液,在最优条件下处理棉织物总折皱回复角接近柠檬酸抗皱整理棉织物,但强力保留率提升20%以上。将改性柠檬酸处理后棉织物,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析,得出改性柠檬酸处理棉织物纤维表面损伤小,结晶度高,柠檬酸酯化程度高,与折皱回复角及断裂强力保留率宏观结果符合。经改性柠檬酸整理后棉织物可兼具折皱回复性能与断裂强力保留率,但与柠檬酸整理织物总折皱回复角仍然存在10°左右差距,多次改进无法有效提高。在化学抗皱整理的基础上,继续研究采用物理的方式改进抗皱整理棉织物强力保留率。对抗皱整理织物的微观及宏观受力分析,发现采用部分抗皱整理实现部分交联和部分未交联的抗皱整理方式可以改善织物强力保留率。基于平面应力集中分析,采用ANSYS对可用于棉织物的抗皱整理图案进行分析,表明圆形图案可有效避免应力集中,通过抗皱整理部分及未整理部分协同作用,在保证抗皱效果的同时,可以提高强力保留率。在确定圆形图案的基础上,对整理过程中糊料用量、漏印率、圆形图案尺寸、同样尺寸下的增重量等参数进行优化,结果表明,在最优工艺下,与浸轧抗皱整理织物折皱回复性能相同时,点状抗皱整理棉织物断裂强力保留率可提升25%左右,采用不同布样及不同抗皱整理剂可以复现良好实验效果,且抗皱整理后织物的吸湿透气等性能得到提升。可见,棉织物的点状抗皱整理具有一定的普适性,应用前景良好。

关键词：纯棉织物柠檬酸化学整理物理整理

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棉织物结构抗皱整理性能研究

毛纺科技 2022年第3期50卷 48-54页

作者：李煜斌肖红范杰天津工业大学纺织科学与工程学院天津300387 军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所北京100010

为改善棉织物抗皱整理后强力下降严重的缺点,采用印花方式在棉织物表面部分施加抗皱整理,即结构抗皱整理,通过受力分析明确了最佳印花图案,探究了棉织物结构抗皱整理下,不同糊料用量、漏印率、图案尺寸及同样尺寸下的质量增加量对抗皱... 详细信息

为改善棉织物抗皱整理后强力下降严重的缺点,采用印花方式在棉织物表面部分施加抗皱整理,即结构抗皱整理,通过受力分析明确了最佳印花图案,探究了棉织物结构抗皱整理下,不同糊料用量、漏印率、图案尺寸及同样尺寸下的质量增加量对抗皱整理后织物强力和折痕回复性能的影响。研究结果表明:棉织物结构抗皱整理在漏印率78.45%,0.5 mm半径圆形图案下,可以达到折皱回复性能与强力保留率的最优比。在折皱回复性能与完全浸轧抗皱整理接近的条件下,断裂强力保留率达到60%以上,且同时提高了抗皱整理后棉织物的吸湿透气等性能。

关键词：棉织物抗皱整理柠檬酸改性2D树脂

基于WRF模式的博斯腾湖地区暴雨数值模拟研究

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高原气象 2022年第4期41卷 887-895页

作者：张建彬高志球杨军李煜斌姜蕴聪南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044

利用中尺度数值模式WRF4.0,对2020年8月14日南疆博斯腾湖地区的一次暴雨过程进行了数值模拟和敏感试验,研究分析了其中尺度结构特征。结果表明:(1)此次暴雨过程是由于受到伊朗高压系统推动,中亚槽东移,在天山中部与西西伯利亚槽合并加... 详细信息

利用中尺度数值模式WRF4.0,对2020年8月14日南疆博斯腾湖地区的一次暴雨过程进行了数值模拟和敏感试验,研究分析了其中尺度结构特征。结果表明:(1)此次暴雨过程是由于受到伊朗高压系统推动,中亚槽东移,在天山中部与西西伯利亚槽合并加深形成了自北向南的中天山大槽的影响,博斯腾湖区位于该大槽的正中心位置,槽前西南气流强盛,受该大槽控制,博斯腾湖地区暴雨逐渐形成和发展。(2)强降水期间暴雨中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动,暴雨过程的水汽来源于中亚槽前偏西向的气流输送,水汽通过该输送通道源源不断地被输送至降水区,为暴雨的形成提供了有利水汽条件。(3)大气上升运动、高低空涡度和散度的有利耦合形势、低空急流的存在以及大气中不稳定能量的释放,共同触发了此次暴雨过程的发生。(4)敏感性试验表明,库鲁克塔格山对于降水有显著影响,当模式中山脉高度降低后,模拟的雨量增多,降水范围增大。

关键词： WRF模式博斯腾湖地区暴雨数值模拟

台风“山竹”降水非对称特征及其与环境流场的相互作用研究

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热带气象学报 2023年第5期39卷 774-784页

作者：唐一宁冶磊李煜斌高志球南京信息工程大学江苏南京210044

基于卫星降水数据和再分析资料,识别了台风“山竹”的降水非对称特征及其与垂直风切变的相关性,并进一步使用WRF模式数值模拟探究了非对称降水引发的热带气旋内部动力过程对环境流场的反馈作用。(1)台风“山竹”降水分布表现出明显的非... 详细信息

基于卫星降水数据和再分析资料,识别了台风“山竹”的降水非对称特征及其与垂直风切变的相关性,并进一步使用WRF模式数值模拟探究了非对称降水引发的热带气旋内部动力过程对环境流场的反馈作用。(1)台风“山竹”降水分布表现出明显的非对称性,强降水主要集中在南侧,而台风的平均风切变指向西南侧,强降水总是位于顺风切变的左侧。(2)台风发展初期风切变指向强降水方位,之后逆时针旋转并不断增大,转至指向南侧时达到最大值,之后逐渐减小。(3)非对称降水位置的改变伴随着非对称风场的改变,并影响着非对称温压场变化,而温压场的变化又进一步改变非对称风和降水,所以台风与环境流场存在着相互影响的反馈关系。

关键词：热带气旋垂直风切变非对称降水数值模拟环境流场

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西安市PM城乡差异及与城市热岛的关联研究

大气科学学报 2022年

作者：李煜斌姜蕴聪杨元建张建彬赵纯高志球南京信息工程大学大气物理学院中国科学技术大学地球与空间科学学院

本文依据一种基于建筑用地比例和土地利用信息熵的城乡站点划分方法，将西安市环境与气象站点划分为城区、郊区和两类乡村站，讨论其PM的城乡分布特征及与城市热岛效应强度(UrbanHeatIslandIntensity，UHII)间的相关关系。结果表明，不...

本文依据一种基于建筑用地比例和土地利用信息熵的城乡站点划分方法，将西安市环境与气象站点划分为城区、郊区和两类乡村站，讨论其PM的城乡分布特征及与城市热岛效应强度(UrbanHeatIslandIntensity，UHII)间的相关关系。结果表明，不同季节西安市呈现不同的PM城乡分布特征和日变化特征，两类乡村站点PM差异明显且下风向乡村站点(乡村D)对应的UHII对城区和乡村的影响程度大于上风向乡村站点(乡村U)对应的UHII。在城区较多本地排放的影响下，乡村PM浓度与UHII(或UHII)相关系数均大于城区。随着UHII的增加，城乡PM相对浓度差值(RUPII)整体呈下降趋势且UHII与RUPII在春夏秋季显著负相关。UHII增大，城区近地面PM的水平扩散能力减弱，但PM的垂直扩散能力较乡村更强，从而UHII通过影响PM的传输扩散特征，进一步影响西安市RUPII。

关键词：

西安市PM_(2.5)城乡差异及与城市热岛的关联研究

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大气科学学报 2022年第6期45卷 904-916页

作者：李煜斌姜蕴聪杨元建张建彬赵纯高志球南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 中国科学技术大学地球与空间科学学院安徽合肥230022

依据一种基于建筑用地比例和土地利用信息熵的城乡站点划分方法,将西安市环境与气象站点划分为城区、郊区和两类乡村站,讨论其PM_(2.5)的城乡分布特征及与城市热岛效应强度(Urban Heat Island Intensity,UHII)间的相关关系。结果表明,... 详细信息

依据一种基于建筑用地比例和土地利用信息熵的城乡站点划分方法,将西安市环境与气象站点划分为城区、郊区和两类乡村站,讨论其PM_(2.5)的城乡分布特征及与城市热岛效应强度(Urban Heat Island Intensity,UHII)间的相关关系。结果表明,不同季节西安市呈现不同的PM_(2.5)城乡分布特征和日变化特征,两类乡村站点PM_(2.5)差异明显且下风向乡村站点(乡村D)对应的UHII_(D)对城区和乡村的影响程度大于上风向乡村站点(乡村U)对应的UHII U。在城区较多本地排放的影响下,乡村PM_(2.5)浓度与UHII U(或UHII_(D))相关系数均大于城区。随着UHII_(D)的增加,城乡PM_(2.5)相对浓度差值(RUPII_(D))整体呈下降趋势且UHII_(D)与RUPII_(D)在春夏秋季显著负相关。UHII_(D)增大,城区近地面PM_(2.5)的水平扩散能力减弱,但PM_(2.5)的垂直扩散能力较乡村更强,从而UHII_(D)通过影响PM_(2.5)的传输扩散特征,进一步影响西安市RUPII_(D)。

关键词： PM_(2.5) 站点划分城乡差异城市热岛效应相关分析

不同边界层参数化方案对台风“利奇马”模拟的影响研究

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热带气象学报 2022年第2期38卷 275-289页

作者：仲鹏志冶磊李煜斌吴彬贵高志球南京信息工程大学大气物理学院江苏南京210044 天津市气象科学研究所天津300000

基于中尺度数值模式WRF,对比分析了六种大气边界层物理过程参数化方案(BouLac、MYJ、UW、YSU、ACM2、SH)对台风“利奇马”模拟结果的影响。结果表明,不同边界层方案对“利奇马”路径的模拟结果影响较小,但对其强度和结构演变的模拟结果... 详细信息

基于中尺度数值模式WRF,对比分析了六种大气边界层物理过程参数化方案(BouLac、MYJ、UW、YSU、ACM2、SH)对台风“利奇马”模拟结果的影响。结果表明,不同边界层方案对“利奇马”路径的模拟结果影响较小,但对其强度和结构演变的模拟结果影响显著。其中,局地闭合方案UW方案模拟的结果最强,局地闭合方案BouLac次之,而局地闭合方案MYJ和三种非局地闭合方案YSU、ACM2和SH的模拟强度都较弱。这些方案中,BouLac模拟的海平面最低气压与实况最为接近。通过对比这些边界层方案的模拟结果发现,由于台风强度的差异受到热力和动力的共同影响,边界层方案如模拟得到的地表潜热通量和边界层中湍流扩散系数较大,将导致较大的径向风和低层辐合,从而模拟得到较强的台风强度;反之,则台风强度较弱。

关键词：台风“利奇马” 大气边界层方案 WRF数值模拟台风强度

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大涡技术对模拟台风眼墙替换过程的影响

大气科学学报 2019年第2期42卷 161-173页

作者：陈小宇吴立广李煜斌南京信息工程大学太平洋台风研究中心江苏南京210044 江苏省气象台江苏南京210008

眼墙替换是影响台风强度和内核结构的一种重要过程。本研究在高分辨率的数值理想试验中加入大涡模拟技术,对比分析大涡模拟对眼墙替换过程的影响。结果表明:大涡模拟的加入使得模拟台风的强度和边界层入流增强。整个眼墙替换过程共用时... 详细信息

眼墙替换是影响台风强度和内核结构的一种重要过程。本研究在高分辨率的数值理想试验中加入大涡模拟技术,对比分析大涡模拟对眼墙替换过程的影响。结果表明:大涡模拟的加入使得模拟台风的强度和边界层入流增强。整个眼墙替换过程共用时约20～22 h,但大涡模拟试验中外眼墙形成更迅速,同时强度和上升运动偏弱。外眼墙完全取代内眼墙之后的台风强度超过替换过程之前的强度。此外,使用大涡技术可以更好地模拟出眼墙替换过程中内外眼墙之间的moat区下沉运动,结构特征与前人观测中所发现的结构特征一致。因此,在台风数值研究中引入大涡模拟技术,有助于更好地模拟眼墙替换过程中的台风结构特征和变化。

关键词：台风眼墙替换大涡模拟内外眼墙结构