風速剖面是各類工程結(jié)構(gòu)抗風設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)。為了準確估算近海各類工程建筑結(jié)構(gòu)承受的風荷載作用,通過在對數(shù)風剖面中引入大氣穩(wěn)定度函數(shù)和拖曳系數(shù)來刻畫大氣層結(jié)和海氣交換作用對近海風速剖面的影響并建立相應的模型,最后利用強臺風"黑格比"（0814號）的實測數(shù)據(jù)對模型進行了驗證。研究結(jié)果表明:大氣層結(jié)和海氣交換作用對臺風"黑格比"風速剖面有一定的影響,考慮大氣層結(jié)和海氣交換作用的風速剖面較對數(shù)剖面更能準確描述臺風過程的風速剖面特征。 

【文章來源】：熱帶氣象學報. 2020,36(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 臺風“黑格比”過程10 min平均風速(a)、平均風向時程(b)

基于上述實測臺風“黑格比”數(shù)據(jù)，以10 min為參考時間時距，采用式(3)計算得莫寧-奧布霍夫長度變化歷程如圖2所示，大氣層結(jié)狀況隨著臺風發(fā)展歷程的變化沒有顯著規(guī)律。根據(jù)表1所建議的大氣層結(jié)穩(wěn)定度劃分標準[25]，則臺風“黑格比”過程中中性層結(jié)的樣本數(shù)54個，穩(wěn)定層結(jié)樣本數(shù)為69，不穩(wěn)定層結(jié)樣本數(shù)為28。非中性層結(jié)樣本占比達64.24%，因此，在臺風“黑格比”過程中應考慮非中性大氣層結(jié)的影響。3.3 臺風“黑格比”過程海氣交換作用特性

圖4所示為拖曳系數(shù)與平均風速的變化關(guān)系，在臺風“黑格比”過程中的拖曳系數(shù)隨平均風速呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，拖曳系數(shù)達到最大值時平均風速約為23.5 m/s。形成上述變化趨勢的主要原因可歸結(jié)為風與浪的耦合作用，小風速時，浪高隨風速增大而增大，海面粗糙度逐漸增大，因此拖曳系數(shù)逐漸增大；當風速較大時，波浪將會發(fā)生倒塌破碎，破碎的波浪在海面逐漸形成一較密實的噴沫層，海面粗糙度逐漸減小至穩(wěn)定，拖曳系數(shù)亦逐漸減小�；谂_風“黑格比”的數(shù)據(jù)，將阻力系數(shù)隨風速的變化分為上升段和下降段兩部分，兩部分分別進行線性擬合來分析海面阻力系數(shù)隨平均風速的變化關(guān)系，得到式(13)的變化關(guān)系，擬合所得曲線同樣示于圖4。圖4 海面拖曳系數(shù)隨平均風速的變化關(guān)系

【參考文獻】：
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