下击暴流风场的混合数值模拟研究

摘要

下击暴流是雷暴云下急速发展起来的撞击地面时引起破坏性地面辐散大风的强下沉气流。结构风工程领域更关心的是下击暴流形成的近地面破坏性大风的风场特征，因此，对计算模型的精度要求极高。本文将三维积云模式和CFD模式相结合，前者基于真实探空模拟出下击暴流发生前后的气象流场，后者在此基础上针对下击暴流发生区域的更小范围内的物理流场进行更精细的研究，开创性地模拟得到了2007年7月27日晚武汉一次真实下击暴流的风场特征和风剖面。先从武汉站实测的探空资料出发，用三维积云数值模式模拟整个风暴的发展过程，选择下沉速度和水平辐散风同时达到最大时，下沉速度所在高度的竖向速度场作为CFD数值模拟的初始参数；然后用CFD模式对该时刻下击暴流发生区域更小范围内的流场进行更精细的研究；还可以引入对应区域的气压场和温度场，为高精度的CFD数值模拟提供充分的依据；最后，将模拟的风场与早期CFD模拟单个理想下击暴流的风场进行比较，还将基于真实数据驱动的CFD模拟的风剖面与Vicroy的经验风速风剖面进行对比分析。