湍流通量计算及其不确定性研究的新进展

湍流研究的现状和进展
湍流研究是一个广泛的领域，其中有许多不同的话题，需要不同的测量、数值建模和理论研究。

近年来，由于现代计算技术的进步，以及先进的测量设备的出现，湍流研究的发展取得了巨大的进展。

首先，科学家们开发出更为精细的流场数据，提高了对于湍流流场中流动结构的认识，例如，现在可以观测到湍流中的微小力矩和能量分布，并通过数值模拟得出更为详细的解释。

其次，科学家提出了一系列新的数值模型，更深入地探讨湍流的细节，以更合理地描述湍流的结构和性质。

结合传统的经验方法，这些数值模型使得对湍流的模拟更加准确，并且可以用于多种应用领域，例如自由混沌运动模拟、叶片流动计算、空气动力学分析、重力和磁场力分析等。

此外，近年来，学者们开发出了一系列新的控制策略，以改善湍流的流动性能。

这些策略的准备方法涉及精细的数值模拟，基于大量的实验测量数据，有效地改进湍流流场的特性，从而提高流体动力学的效率。

总的来说，近年来，湍流研究的发展取得了巨大的进展。

精细的数据和模型，以及新的控制策略，有助于更好地认识和控制湍流流场，进一步提高流体动力学性能。

近10年晴空湍流的研究进展周林;黄超凡【摘要】晴空湍流是威胁航空安全的一种极端危险性天气,因其不伴有明显的天气现象,机载雷达难以探测,故对飞行安全威胁巨大,因此对于晴空湍流的形成机制与预警预报的研究十分重要.从晴空湍流的形成机制、晴空湍流的观测手段和晴空湍流的预报方法3个方面,对近十年国内外有关研究进行归纳和综述.重点引述了惯性重力波在晴空湍流形成中的重要作用、多种新型观测手段为晴空湍流研究提供宝贵的实况资料、基于湍流指数集成算法的晴空湍流数值预报等重要进展.本文对晴空湍流未来的研究趋势进行展望.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2015(043)001【总页数】6页(P91-96)【关键词】晴空湍流;观测手段;预报方法;研究进展【作者】周林;黄超凡【作者单位】解放军理工大学气象海洋学院,南京210000;解放军理工大学气象海洋学院,南京210000【正文语种】中文众所周知，气象条件对于航空飞行有着重大影响。

随着航空业飞速发展，飞行安全的保障日益紧要。

研究表明，影响飞行安全的主要天气现象有：大风和低空风切变、低能见度、湍流和飞机积冰等[1-5]。

湍流能引起飞机颠簸，严重降低乘员舒适度，剧烈颠簸甚至造成乘员受伤、飞机失控坠毁等灾难。

在由天气状况不佳引起的飞行事故中，起因是大气湍流的超过半数，因此遭遇湍流是造成机上人员受伤的首要原因，并造成巨大经济损失[6-7]。

其中，由于晴空湍流并不伴有可见的天气现象且尺度较小，机载气象雷达等设备难以探测，故对飞行安全造成巨大威胁[8-9]。

2007年7月6日, 由悉尼飞往广州的CZ322航班, 在菲律宾南部海域上空巡航高度上突遇晴空湍流, 飞机急速上抛后又急速下降十几米, 维持时间20多秒。

机上有人员飞离座位, 头部撞上机舱顶, 20多名乘客及机组成员头部或颈部受伤[4]。

2013年5月26日，一架新加坡航空公司的空客A380飞机在巡航至安达曼海上的万米高空时毫无征兆地遭遇重度晴空湍流，飞行高度急坠30多米，造成多人严重受伤。

湍流研究的现状和进展湍流（Turbulence）在自然界中是一种普遍存在的现象，比如水、空气、尤其是太阳系中天体运动活动等，湍流发挥着重要作用。

由于湍流具有复杂的运动性质和多变的影响因素，因此，人们对湍流的研究也不断进行，在这些研究中，湍流已经成为当今物理学领域研究最深入和最规模最大的一个问题。

湍流研究历史悠久，可以追溯至18世纪，早在1783年，英国著名科学家韦伯（Leonard Euler）就提出了湍流流体运动的基本方程，这是开启湍流研究的一大突破，在19世纪末期，爱因斯坦（Albert Einstein）又提出了湍流方程，许多人因此而贡献出宝贵的研究成果。

20世纪初期，由于科学技术的进步，许多湍流理论的发展也得到了一定的突破。

比如在1920年，湍流特性的研究者林奈（L.F. Richardson）提出了一种新的理论，他指出湍流流体的混合过程可以用一个叫做“级数混合”的方法来模拟，而这一理论在过去的90多年里一直是湍流研究的重要参照物。

20世纪40年代，湍流研究又迎来了一次重要突破，即近似动态子网格技术（Dynamic Subgrid Model），它允许人们用计算机来模拟湍流使其变得更易于理解和操作。

此外，由于空间和时间分辨率不断提高，磁摆式技术（Magnetic Momentum Method）也发展出来，它结合了积分方程和分流技术，从而可以模拟更加复杂的湍流。

《孤立圆柱的湍流结构与稳定性》是20世纪50年代湍流研究的一次重要发展。

有关研究者发现，当流体以一定的速度流过一个垂直的圆柱时，湍流的漩涡结构会呈现出特定的稳定态，并且周围的空气流动会影响其稳定性，从而揭示了湍流及其稳定性的本质特性。

20世纪80年代以来，随着大计算机技术的发展，湍流研究进入了一个新的阶段，开展了大规模的实验测量和计算机模拟研究，用实验和计算机模拟研究的结果来检验理论模型。

在近30年的研究中，许多新的湍流理论也得到了发展，比如湍流与风洞、燃烧和内部流动机理等，都有了进一步深入的研究。

湍流的现代实验研究方法作者：徐斌来源：《沿海企业与科技》2009年第09期[摘要]湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动，其复杂性使得其研究工作进展缓慢。

随着现代电子计算机技术和实验测量方法的进展，湍流的实验研究方法取得了重大进展。

文章简要介绍在热能工程领域使用热线热膜风速仪、激光多普勒风速仪、相位多普勒风速仪和粒子图像测速仪等测量技术对湍流进行测量和研究的应用。

[关键词]湍流；实验研究；热能工程[作者简介]徐斌，广东省电力设计研究院，广东广州，510663[中图分类号]TP27[文献标识码]A[文章编号]1007-7723(2009)09-0013-0003一、前言湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动，其各种物理参数都随时间与空间随机变化。

从物理结构上说，可把湍流看成是由各种不同尺度的涡旋叠合而成的流动，这些旋涡的大小及旋转轴的方向分布是随机的。

流体内部共尺度涡旋的随机运动构成了湍流的一个重要特点：物理量的脉动。

对湍流的研究已超过一百年了，人们发展出了如统计理论、边界层计算理论等多种湍流基础理论。

但因为湍流物理量的脉动特性，过去通过实验只能测得其时均值，无法测得其脉动值，所以人们至今未能掌握湍流的基本机理。

随着现代电子计算机技术和实验测量方法的进展，湍流的实验研究得到了重大进展。

特别是热线热膜风速仪、激光多普勒风速仪、相位多普勒风速仪和粒子图像测速仪等测量技术的应用，使得测量湍流流动中各物理量的脉动值成为可能。

这些先进的湍流实验研究方法，不仅被用于湍流基础理论研究，也被大量应用在工程领域的湍流流动测量，能更好地解决工程实际问题。

本文简要介绍热线热膜风速仪、激光多普勒风速仪、相位多普勒风速仪和粒子图像测速仪四种湍流实验仪器的原理及其在热能工程领域对于湍流测量和研究的应用。

二、热线热膜风速仪(HWFA)热线或热膜风速仪的敏感元件是一根细金属丝探针或敷于玻璃材料支架上的一层金属薄膜元件。

湍流的理论与实验研究湍流的理论与实验研究湍流是流体力学界公认的难题，被认为是经典物理学中最后一个未被解决的问题。

自然界和工程领域的绝大多数流动都是湍流，因此湍流研究具有重大意义。

近年来，随着实验测量技术和数值模拟能力的不断增强，学术界对高雷诺数和高马赫数湍流有了许多新的认识。

我国科学界也结合国家重大战略需求和学科发展前沿，分析国际上湍流研究的特点、现状和发展趋势，希望对湍流产生机制和流动本质进行深入研讨，加强与航空、航天、航海等相关单位和部门间的沟通与联系，推动湍流研究的发展。

针对国内学科发展现状，尤其是实验研究相对薄弱的特点，国家自然科学基金委员会数理科学部、工程与材料科学部和政策局，于2014年3月20-21日在北京联合举办了第110期双清论坛，论坛主题为“湍流的理论与实验研究”。

来自全国15个单位的近50位流体力学与工程领域的专家学者应邀出席。

与会专家通过充分而深入的研讨，凝练了该领域的重大关键科学问题，探讨了前沿研究方向和科学基金资助战略。

本期特刊登此次论坛学术综述。

一、湍流研究的重要意义自1883年雷诺（Reynolds）发现湍流以来，湍流问题的研究一直困扰着众多学者。

著名物理学家费曼曾说，湍流是经典物理学中最后一个未被解决的难题；2005年《科学》杂志在其创刊125周年公布的125个最具挑战性的科学问题中，其中至少两个问题与湍流相关。

在我们日常生活中，湍流无处不在。

自然界和工程应用中遇到的流动，绝大部分是复杂的湍流问题。

在自然界，从宇宙星系的时空演化，到星球内部的翻滚流动，从大气环流的全球运动，到江河湖泊的区域流动，都有湍流的身影。

在工程领域，从陆地、海洋、空天等交通运载工具，到原子弹、氢弹、导弹、战斗机、舰船等国防武器的设计；从全球气象气候的预报，到地区水利工程的设计；从传统行业如叶轮机械、房桥建筑、油气管道，到新兴行业如能源化工、医疗器械、纳米器件的设计，都需要了解和利用湍流。

因此，湍流流动的研究不仅仅是一个学科发展的问题，更具有重要的工程应用价值。

回顾早期中国的湍流研究摘要：中国的湍流研究发展历史并不长，从20世纪30年代开始，主要的人物有周培源、张国藩、林家翘、庄逢甘、谈镐生等诸位先生。

本文简单介绍了早期湍流研究的科学家们为中国湍流事业的发展做出的重要贡献，他们的巨大努力为今后中国湍流研究的发展奠定了坚实的基础。

关键词：湍流，湍流统计理论，均匀各向同性湍流，N-S方程1 引言最先在中国的湍流研究是出自王竹溪，王竹溪在周培源的指导下发表了国内首篇湍流学术论文，“湍流”一词是王竹溪最早提出的。

早期因为语言和文化的原因，中国与其他国家缺乏国际交流，中国的科学家们在艰苦困难的条件下开展湍流研究，奉献了一生在为中国科学事业的发展。

本文简单的对部分湍流研究的科学家们做介绍，目的是让大家都能够认识这些为中国湍流事业发展在背后默默努力的先生们，对湍流研究发展有个简单的了解。

2 关于湍流理论湍流的问题一直是流体力学领域中公认的难题，湍流其最主要的特点是多尺度有结构的非线性流体运动。

早期科学家们对于湍流的研究是对数学方程的计算分析，20世纪30年代周培源在广义相对论的启发下对雷诺应力的表达式进行换算然后修正，之后建立了十七方程理论，这是早期中国湍流研究的初始阶段，这个理论是初代模式理论。

随后时间周培源与他的学生对这个理论的建立进行改进和完善。

随着计算机的发展，数值模拟逐渐成为了研究湍流的主要手段，科学家们建立各种湍流模型，例如涡球模型、相似模型、混合长模型等，对这些模型进行分析。

但是由于受到设备的局限，当时科技水平还远不达到理论的验证，各种各样的模型都很难真正解决具体问题，需要运用超级计算机。

早期有奠基性作用的是柯尔莫戈洛夫理论，即局部均匀各向同性湍流。

最早由泰勒提出均匀各向同性湍流，后柯尔莫戈洛夫在此基础上改变，由于湍流运动是随机性的，在时间和空间上很难去测量判断，这个理论是一个理想湍流，把湍流的运动建立在均匀性（即流场统计平均量与其空间位置无关）和同向性（即流场统计平均量与其空间方向无关）基础上。

湍流研究的现状和进展湍流是一种影响有机物运动的流速，能提供有效的能量，使物体能够得到合理的分布。

湍流的研究一直以来都受到了广泛的关注，从物理学的角度将其分成概率性湍流、压力性湍流，等等，并被广泛用于各种应用领域，如水动力学、热流体动力学、气动力学、结构力学、流体力学和边界层流体力学。

早在古代，里斯克就首先对湍流进行了研究，估计了湍流的经典方程，称为里斯克方程”。

由于里斯克方程是非线性的，这使得它非常难以求解，因此长期以来，里斯克方程一直是湍流研究的难题。

近几年，随着新一代概率求解和数值模拟技术的发展，里斯克方程问题得到有效解决，湍流研究取得了长足的进展。

伴随着里斯克方程的求解，微观湍流研究涉及到一系列流体力学和相关物理过程，如能量消耗、能量输送、热传输和结构变形等。

本文总结了湍流研究的相关物理过程和理论模型，并通过实验和数值计算研究了它们的运动及能量转换的机制以及其对流体和物体的影响。

微观湍流研究的结果表明，湍流存在着多种复杂的运动机制，包括湍流边界层、涡量、螺旋涡等，它们能够有效地转换能量，并对流体和物体产生重要的影响。

除了对湍流的机理进行研究之外，湍流的应用也在不断发展。

在包括航空航天、海洋工程、过程工程在内的现代工程领域中，湍流研究有着重要的意义。

目前，研究人员正在努力研究和改进湍流模型，更好地揭示其运动机制和影响范围，并贡献出更多的技术用于湍流应用。

通过实验和数值模拟，湍流理论发展得很快，在某些领域取得了显著的进展。

目前，研究者正在努力研究复杂湍流现象，探讨其运动机制，以及长期观测和模拟分析的结果。

大多数研究者认为，以复杂的湍流现象引发的突破性研究，有望在不远的将来改变湍流理论的风貌。

湍流的研究和应用一直存在着重要的前景，它的研究会对现代工程领域有重大的意义。

因此，很多国家和科研机构一直在努力开发和改善湍流模型，以更好地提高湍流数值计算和实验测试的准确性，从而更有效地应用于各种领域。

至此，本文对湍流研究的现状和进展作了综合讨论，湍流研究将持续发展，并不断推动现代工程应用的进步。

湍流的数值模拟综述编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（湍流的数值模拟综述）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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湍流的数值模拟一、引语流体的流动形态分为湍流与层流。

而层流是流体的最简单的一种流动状态。

流体在管内流动时，其质点沿着与管轴平行的方向作平滑直线运动。

此种流动称为层流或滞流,亦有称为直线流动的.流体的流速在管中心处最大，其近壁处最小。

管内流体的平均流速与最大流速之比等于0.5，根据雷诺实验，当雷诺准数引Re<2320时，流体的流动状态为层流.当雷诺数Re〉2320时，流体流动状态开始向湍流态转变，湍流是一种很复杂的流动状态,是流体力学中公认的难题。

自从19世纪末O.Reynolds提出湍流的统计理论以来，已经有一个多世纪了，经过几代科学家的努力，湍流研究取得很大进展，但是仍然不能满足工程应用的需要，以至于经常有悲观的论调侵袭湍流研究。

为什么湍流问题没有圆满地解决会受到如此关注呢？因为湍流是自然界和工程中十分普遍的流动现豫，对于湍流问题的正确认识和模化直接影响到对自然环境的预测和工程的质量.例如，当前影响航天器气动力和气动热预测准确度的主要障碍是缺乏可靠的湍流模型。

和其他一些自然科学的准题不同，解决湍流问题具有迫切性。

湍流运动的最主要特征是不规则性，这是大家公认的。

对于湍流不规则性的深入认识,是一百多年来湍流研究的上要成就之一。

早期的科学家认为，像分子运动一样，湍流是完全不规则运动。

类似于分子运动产生黏性,湍流的耗散可以用涡黏系数来表述。

20世纪初，一些杰出的流体力学家，相继对涡黏系数提出各种流体力学的模型，如Taylor(1921年)的涡模型,Praudtl(1925年)的混合长模型和von Karman （1930年)相似模型等。

北京大学学报(自然科学版) 第58卷 第5期 2022年9月974 周培源——立德树人 孜孜不倦周培源对湍流理论的研究有两大贡献。

一是他在 20 世纪 40 年代初期首次提出湍流统计理论需要考虑脉动速度方程。

他在 1945 年发表的“关于速度关联和湍流脉动方程的解”是现代湍流模式理论的基础。

周培源早期的工作早在 20 世纪 50 年代就已被人公开引用, 而真正引起湍流界的重视则是在 1968 年斯坦福会议上。

这次会议被认为是湍流研究的一个转折点。

二是他在 20 世纪 50 年代初期首次提出“先求解后平均”的湍流动力学途径的想法。

在相对论的研究中, 在广义相对论方面, 他一直致力于求解引力场方程的确定解, 并应用于宇宙论的研究。

20 世纪 30 年代, 他已是知名相对论专家, 并曾参加由国际著名物理学家爱因斯坦教授主持的相对论研讨班, 亲聆爱因斯坦先生教诲。

在晚年, 他又提出了谐和条件应当作为严格的物理条件与爱因斯坦的场方程同时并用的理论, 还亲自设计了试验, 实验结果对澄清广义相对论理解上的混乱有极大的帮助。

周培源以惊人的毅力、终生锲而不舍的精神, 在两项基础研究中不断地取得优异的新成就。

他对中国近代科学事业发展所作的贡献和作用及对优秀人才的培养是有目共睹的。

培养学生独立钻研精神周培源在教学上非常重视基础理论, 教导学生要把基本规律掌握透彻。

他说: “只有掌握好自然规律, 深入了解客观事物的内部联系, 才能提出自己分析问题和解决实际问题的见解。

掌握好自然规律的具体要求是: 能够正确理解和解释自然规律, 运用自然规律, 并探索新的自然规律。

”何祚庥在清华大学上的第一节理论力学课, 就是周培源所开设的。

何祚庥认为普通物理、牛顿力学这两门课自己从初中、高中到大学已经念过3遍了, 这里的理论力学课还能讲出什么新内容呢 ?但没想到的是周培源的理论力学第一课就将他们带到一个全新的境界。

周培源直接向学生抛出一个问题: “牛顿的三大定律可不可以归结为两大定律? ”或者说: “牛顿第一定律只是牛顿第二定律的特殊情况, 牛顿三大定律可以归结为两大定律呢? ”虽然之前何祚庥多次读过牛顿力学, 但却从未思考过这样的问题, 因为这可是挑战经典物理学基石的举动!学生们对此感到非常惊讶, 随后周培源向他们解释“牛顿第二定律中所表示的, 是在绝对坐标里才具有这样的形式, 而牛顿第一定律就定义了绝对坐标。

平台障碍物对海气通量观测影响的数值分析王菲;盛立芳;刘甜甜;刘贵杰;冯舒文;吕富良;李杰【摘要】基于计算流体动力学模型(CFD)模拟了背景风风速为2 m·s-1、4 m·s-1、6 m·s-1下通量观测平台周围的风场分布,确定了不同风速下平台障碍物对观测影响最小的风向范围.发现风速不同,平台对背景风的影响范围不同,风速越大,平台对背景风的影响越大.运用涡动相关法计算不同风向条件下的湍流通量,定量分析由于平台干扰对海气通量计算的影响,发现选取迎风条件下的数据计算得到的海气通量会比实际偏低.【期刊名称】《山东气象》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】8页(P12-19)【关键词】平台障碍物;CFD;涡动相关法;海气通量【作者】王菲;盛立芳;刘甜甜;刘贵杰;冯舒文;吕富良;李杰【作者单位】中国海洋大学海洋与大气学院,山东青岛266100;中国海洋大学海洋与大气学院,山东青岛266100;中国海洋大学海洋与大气学院,山东青岛266100;中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100;中国海洋大学工程学院,山东青岛 266100;国家海洋局北海分局,山东青岛266061;国家海洋局北海分局,山东青岛266061【正文语种】中文【中图分类】P714.2引言很多研究表明，当流体遇到障碍物时，障碍物迎风面和背风面均会产生回流并伴随着漩涡脱落现象，且在不同流速下，现象有显著差异[1-2]。

田东霞等[3]将障碍物迎风向的风速风向作为基准，与障碍物背风向不同距离处的风速风向做对比，得出障碍物对风速的衰减作用与背景风速大小有关，风速越大衰减作用越强的结论。

海气通量观测一般选择船基、塔基、浮标、石油平台等。

王仁磊[4]选用“908专项”中通量数据质量相对较好的春季和秋季航次海洋气象和边界层数据资料，研究分析了如何滤除船体晃动造成的涡动相关系统观测误差。

胡敦欣等[5]通过对船体运动和姿态的校正，消除船体运动对风资料的影响，基于涡动相关技术计算湍流通量，研究分析海气之间通量交换特征。

湍流模型理论§3.1 引言自然界中的实际流动绝大部分是三维的湍流流动，如河流，血液流动等。

湍流是流体粘性运动最复杂的形式，湍流流动的核心特征是其在物理上近乎于无穷多的尺度和数学上强烈的非线性，这使得人们无论是通过理论分析、实验研究还是计算机模拟来彻底认识湍流都非常困难。

回顾计算流体力学的发展，特别是活跃的80年代，不仅提出和发展了一大批高精度、高分辨率的计算格式，从主控方程看相当成功地解决了Euler方程的数值模拟，可以说Euler方程数值模拟方法的精度已接近于它有效使用范围的极限；同时还发展了一大批有效的网格生成技术及相应的软件，具体实现了工程计算所需要的复杂外形的计算网格；且随着计算机的发展，无论从计算时间还是从计算费用考虑，Euler方程都已能适用于各种实践所需。

在此基础上，80年代还进行了求解可压缩雷诺平均方程及其三维定态粘流流动的模拟。

90年代又开始一个非定常粘流流场模拟的新局面，这里所说的粘流流场具有高雷诺数、非定常、不稳定、剧烈分离流动的特点，显然需要继续探求更高精度的计算方法和更实用可靠的网格生成技术。

但更为重要的关键性的决策将是，研究湍流机理，建立相应的模式，并进行适当的模拟仍是解决湍流问题的重要途径。

要反映湍流流场的真实情况，目前数值模拟主要有三种方法：1.平均N-S方程的求解，2.大涡模拟（LES），3.直接数值模拟（DNS）。

但是由于叶轮机械内部结构的复杂性以及目前计算机运算速度较慢，大涡模拟和直接数值模拟还很少用于叶轮机械内部湍流场的计算，更多的是通过求解平均N-S方程来进行数值模拟。

因为平均N-S方程的不封闭性，人们引入了湍流模型来封闭方程组，所以模拟结果的好坏很大程度上取决于湍流模型的准确度。

自70年代以来，湍流模型的研究发展迅速，建立了一系列的零方程、一方程、两方程模型和二阶矩模型，已经能够十分成功的模拟边界层和剪切层流动。

但是，对于复杂的工业流动，比如航空发动机中的压气机动静叶相互干扰问题，大曲率绕流，激波与边界层相互干扰，流动分离，高速旋转以及其他一些原因，常常会改变湍流的结构，使那些能够预测简单流动的湍流模型失效，所以完善现有湍流模型和寻找新的湍流模型在实际工作中显得尤为重要。

湍流模型应用研究报告范文湍流模型应用研究报告范文一、引言在现代工程领域中，湍流是普遍存在的一种流态现象。

湍流的特点是流体的速度和压力在空间和时间上发生不规则的变化。

湍流现象广泛应用于飞行器、汽车、船舶等领域。

为了更好地理解和预测湍流现象，湍流模型应运而生。

本报告旨在介绍湍流模型的应用研究，并探讨其优势、局限性及未来发展方向。

二、湍流模型概述湍流模型是对湍流现象进行数值模拟和预测的工具。

由于湍流的复杂性，直接模拟湍流现象的计算量巨大。

湍流模型通过对湍流进行统计或平均处理，简化计算过程，从而在实际工程中具有可行性。

常用的湍流模型有雷诺平均Navier-Stokes方程模型（RANS）、大涡模拟（LES）、直接数值模拟（DNS）等。

每种模型都有其适用的范围和局限性。

三、湍流模型的应用研究湍流模型在工程领域的应用研究主要包括以下几个方面： 1. 空气动力学领域：湍流模型广泛应用于飞行器、汽车等空气动力学设计中。

通过对湍流相关参数的计算和分析，可以更好地了解流体在飞行器或汽车表面的流动特性，从而优化设计、提高效能。

2. 能源领域：在燃烧、能源转换等领域，湍流模型可以用于模拟和分析湍流带来的传热、传质等现象。

通过对燃烧过程中湍流场的数值模拟，可以优化燃烧设备的设计，提高能源利用效率。

3. 流体力学领域：在水利、海洋工程等领域，湍流模型被广泛应用于水流、海流等流体运动的模拟。

通过对湍流参数的计算和分析，可以预测河流、海洋等流动对工程设施的影响，为工程设计提供科学依据。

四、湍流模型的优势湍流模型具有如下优势：1. 计算速度快：与直接数值模拟相比，湍流模型通过对湍流的平均或统计处理，大大简化了计算过程，提高了计算速度。

2. 应用广泛：湍流模型适用于多种工程领域，能够模拟和分析不同流动情况下的湍流现象。

3. 预测准确性较高：经过验证和修正的湍流模型在一定的条件下，能够提供较为准确的湍流预测结果。

五、湍流模型的局限性湍流模型的局限性主要体现在以下几个方面：1. 假设条件：湍流模型通常基于一定的假设条件，如层流与湍流的分界面、湍流场的平稳性等。

四类求解地表湍流热通量方法在中国西部地区的应用及其误差分析四类求解地表湍流热通量方法在中国西部地区的应用及其误差分析摘要：地表湍流热通量是地球表面能量平衡研究的重要指标。

本文以中国西部地区为研究对象，对四种常用的地表湍流热通量方法进行应用和误差分析。

通过对比分析结果发现，不同方法的结果存在较大差异，这与地表特征、气象要素以及风速梯度的空间分布有关。

因此，在应用四种方法时需要关注其适用范围和误差源，并结合实际情况进行正确选择。

1 引言地表湍流热通量是指由湍流引起的热量通过大气层顶向地表传输的过程。

它在地球表面能量平衡中起着重要作用，对气候系统、水文循环、生态系统以及人类活动等方面具有重要影响。

因此，准确求解地表湍流热通量对于各领域的研究具有重要意义。

中国西部地区地理环境复杂，地貌起伏大，气象要素分布不均匀，这给地表湍流热通量的求解带来了一定的挑战。

目前常用的求解地表湍流热通量的方法包括风廓线法、湍流方程法、大气边界层相似理论法以及直接测量法等。

本文将对这四种方法在中国西部地区的应用进行研究，并分析其误差来源，以期为地表湍流热通量的求解提供参考。

2 风廓线法的应用及误差分析风廓线法是通过连续观测风速的垂直分布来求解地表湍流热通量的一种方法。

该方法通过在不同高度上设置风速观测设备，测量风速随高度的变化规律，然后根据湍流传输方程求解地表湍流热通量。

通过对中国西部地区的观测数据进行分析，发现风廓线法在该地区的应用存在一定的误差。

主要原因是风速观测设备的布设不合理，无法精确刻画地表风速的空间分布情况。

此外，由于风廓线法必须依赖于一定的垂直观测网格，对地表特征进行插值运算，这也会引入一定的误差。

3 湍流方程法的应用及误差分析湍流方程法是利用湍流传输方程求解地表湍流热通量的一种方法。

该方法通过测量地表辐射通量、温度和湍流动能等要素，然后通过湍流传输方程中的参数计算地表湍流热通量。

湍流方程法在中国西部地区的应用结果显示，由于该地区地表特征复杂、地貌起伏大，不同地区的湍流特性存在较大差异，导致在求解湍流方程时引入较大的误差。

湍流模式理论的研究现状作者：王茹来源：《中国科技博览》2016年第03期[摘要]对湍流模式理论进行了概述，论述了目前的湍流模式理论并提出研究方向，并对FLUENT软件中提供的湍流模型进行了比较。

[关键词]湍流；模式；FLUENT软件中图分类号：TB126 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0093-011 前言为了分析湍流，科学家在湍流运动的随机性研究中采用统计力学或统计平均方法。

研究湍流的手段也使用了理论分析、数值计算和实验等。

湍流数值计算实质上是求湍流基本方程的数值解。

60年代以前，积分方法和常微分方程方法成为工程技术部门的常规算法。

60年代中期以后，由于高速电子计算机的应用，偏微分方程方法获得了迅速发展。

70年代以来，由于第四代巨型高速计算机的使用，湍流数值计算向大规模的数值模拟的更高阶段发展。

2 湍流理论的发展湍流是对空间不规则和对时间无秩序的一种非线性、多尺度的流体运动，这种运动与不规则的流动边界一起产生了非常复杂的流动状态。

在宏观尺度上流体微团做不规则随机脉动的流体运动。

也称紊流。

更确切地说，高雷诺数下的流体运动通常都是湍流。

湍流的基本特征是流体微团运动的随机性，各局部流动量如速度、压强、温度、浓度等的瞬时值均可表示为某平均值与一个在时间和空间上都做急剧随机变化的脉动值之和，其脉动部分的平均值等于零。

湍流在某些情况下对人类有利。

例如它可强化传热与化学反应过程，而在另一些情况下又对人类不利，例如它可使摩擦阻力和能量损耗剧增。

对于工程中出现的湍流问题，其求解方法可归纳为四种：理论分析、风洞实验、现场测试和数值模拟。

四种方法相互补充，以风洞实验和现场测试为主，理论分析和数值模拟为辅。

数值模拟又称数值风洞，是目前数值计算领域的热点之一，它是数值计算方法、计算机软硬件发展的结果。

3 湍流模式理论流模式理论或简称湍流模型，就是以雷诺平均运动方程与脉动运动方程为基础，依靠理论与经验的结合，引进一系列模型假设，而建立起的一组描写湍流平均量的封闭方程组。

几种通量资料修正方法的比较柳媛普;李锁锁;吕世华;奥银焕;高艳红【期刊名称】《高原气象》【年(卷),期】2013(32)6【摘要】涡动相关法是利用脉动观测直接计算湍流通量的方法,被认为是目前最好的测定地表通量的技术方法,但如果使用不当或没有进行必要的校正,通量计算所产生的误差和不确定性就会很大。

以中国科学院寒区旱区环境与工程研究所黄河源区气候与环境综合观测研究站的观测资料为例,对涡动相关法观测通量资料使用中质量控制的几个关键过程进行对比分析。

结果表明,经过二次坐标旋转与三次坐标旋转之后的感热通量差异不是很大;经过三次坐标旋转之后的潜热通量较为离散,而二次坐标旋转之后的潜热通量更为合理;经过Schotanus虚温修正与未修正的感热通量最大差值达到10 W·m-2以上,差值最大约占未修正感热通量的10%;潜热通量的WPL修正与LIU修正差异不是很大,二者的修正结果非常相似;计算得到的潜热通量修正项最大可以占未修正潜热通量的6%左右。

【总页数】8页(P1704-1711)【作者】柳媛普;李锁锁;吕世华;奥银焕;高艳红【作者单位】中国气象局兰州干旱气象研究所/甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室;中国科学院寒区旱区环境与工程研究所寒旱区陆面过程与气候变化重点实验室/若尔盖高原湿地生态系统研究站【正文语种】中文【中图分类】P404【相关文献】1.计算X射线通量的几种方法的比较2.涡度相关通量修正方法比较3.近山盆地湍流通量的研究及热通量几种计算方法的比较4.一种基于不同表面强迫方式对CFSR 表面通量资料进行修正的方法探讨5.几种近地面层湍流通量间接计算方法的比较因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

海气间热通量的几种计算方法
曲维政;李若钝
【期刊名称】《气象科技》
【年(卷),期】1991(000)004
【摘要】本文介绍了苏联学者在研究海气热交换方面所采用的几种简化的热通量计算方法。

这些方法能在基本资料不全的情况下,以一定的准确程度求算热通量,为克服海洋上观测资料不足的困难提供了一条可行的途径。

【总页数】5页(P74-78)
【作者】曲维政;李若钝
【作者单位】[1]青岛海洋大学海洋系;[2]青岛海洋大学海洋系
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.冬季北太平洋海表热通量异常和海气相互作用——基于一个全球海气耦合模式长期积分的诊断分析 [J], 张学洪;俞永强;刘辉
2.关于棉田感热通量和潜热通量的几种计算方法 [J], 吴洪颜;申双和;徐为根;李秉柏
3.麦田感热通量和潜热通量的测定计算方法探讨 [J], 李秉柏
4.近山盆地湍流通量的研究及热通量几种计算方法的比较 [J], 袁敬;刘思湄
5.不同边界层稳定性下海气湍流热通量日变化的前沿问题探讨 [J], 徐常三;宋翔洲;齐义泉
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