基于非平稳模型的顺风野火湍流特征分析OA

野火作用下流场非平稳性显著,但传统的Reynolds平均和分解方法(Reynolds averaging and decomposition,RAAD)因平稳假设难以有效分离趋势项,常导致湍流参数高估。因此,为了揭示顺风野火过境时火场上空湍流的垂直分布与异质特性,该文提出了一种基于非平稳模型的湍流分量重构方法,围绕一次大尺度计划烧除过程中火场内气象塔不同高度处的三方向风速、温度观测数据,选用基于经验模态分解的非平稳模型,分离时变平均风、次中尺度脉动与湍流脉动,并进行湍流数据重构。然后分析了湍流特性参数随高度的变化规律,并与平稳模型获得的结果进行对比。结果表明:与RAAD方法相比,该研究所提方法显著降低了湍流参数的高估;顺风野火过境时,湍流动能与湍流动量通量在3 m和10 m高度处量级较为接近,而在20 m高度处显著高于低层;湍流感热通量的峰值则随高度增加呈递减趋势。该研究突破传统平稳性假设的局限性,提供了更符合物理本质的火场湍流统计特征,为校准耦合火-大气数值模型中的亚格子湍流参数化方案提供了关键实测依据,同时对提高近场烟雾扩散的预测精度具有重要的指导意义。