減弱湍流影響的超聲波測風技術(shù)研究.pdf

1、當前超聲波測風陣列均存在圓柱或類圓柱結(jié)構(gòu)，在流場中每個圓柱結(jié)構(gòu)均等同于一個渦街發(fā)生器。當風速和圓柱間間距不同時，決定渦形態(tài)的雷諾數(shù)值大小相異，即流體繞柱流動產(chǎn)生的湍流形態(tài)發(fā)生變化，測風路徑上流場分布不穩(wěn)定，造成風速和風向信息采集源誤差。減弱超聲波測風陣列中湍流對測風路徑的干擾，降低湍流對信號采集精度的影響，提高超聲波測風精度，在氣象探測領(lǐng)域具有重要的理論意義和應用價值。
　　本文分析了換能器陣列影響風流場的因素，改進了超聲波測風陣

2、列設計，推導了風速和風向計算公式。通過仿真，與兩種常用的超聲波測風陣列進行了比較，通過對改進型陣列和對比陣列建模分析，降低了湍流對測風精度的影響，驗證了所設計陣列的穩(wěn)定性和有效性;結(jié)合軟硬件設計，建立了測風實驗平臺。具體工作內(nèi)容如下:
　　采用六個收發(fā)一體的超聲波換能器，設置獨立的三條測風路徑，根據(jù)不同來流方向，建立了風速計算模型，推導了風速和風向計算公式，結(jié)合換能器晶片的工作特性，對換能器選型進行了理論計算，降低了換能器陣列的陰

3、影效應。
　　利用FLUENT等軟件，對改進型等邊三角陣列，十字相交陣列，塔式結(jié)構(gòu)進行建模，通過網(wǎng)格劃分，高度離散陣列測風區(qū)域，設置不同雷諾數(shù)、來流風速和風向等參數(shù)，仿真了流場在三種不同陣列中分布特性，得到陣列速度云圖和測風路徑速度變化圖，通過分析不同雷諾數(shù)下測風路徑上渦的形態(tài)對風速影響，驗證了測風陣列改進后的的穩(wěn)定性和有效性，說明了所設計陣列能提高測風精度。同時通過仿真分析，指出了陣列密集，圓柱數(shù)量多，在空氣繞流時改變了換能器周