G.S Fang, L. Zhao*, S.Y. Cao, Y.J. Ge, W.C. Pang. A Novel Analytical Model for Wind Field Simulation under TyphoonBoundary Layer Considering Multi-Field Correlation and Height-dependency, J. Wind Eng. Ind. Aerodyn. 2018, 175, 77-89. IF=2.307, SCI JCR1区
Abstract:
On the basis of the measured atmosphericpressure distribution rule fitted by on-the-spot near-ground observation data,the typhoon’s height-dependent pressure field was developed with the aid of gasstate and hydrostatic balance equations in which probabilistic correlationamong mesoscale typhoon field parameters was taken into account. A reducedcalculation pattern was proposed by carrying out the scale analysis of threedimensional Navier-Stokes equations to solve the wind velocity field in thetyphoon boundary layer. A novel typhoon velocity field model suitable for thegradient layer and boundary layer was then established considering themulti-field parameters correlation and terrain effects.
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A novel analytical model for wind field simulation under typhoon boundary layer.pdf
研究进展与要点简介：
同济风工程团队从简单接受二维简化台风工程模型，再结合实测提出适用于西北太平洋地区台风场参数，形成预测精度提高的改进模型，直到今天提出适用于土木工程安全评估应用的三维台风工程模型，历经十余载。
新型台风风速场模拟解析模型更新技术罗列如下：
1）考虑了基于同济前期实测的台风多场参数如最大风速半径、径向风剖面幂指数和中心压差的概率依赖关系，即形成考虑多场耦合的台风条件三维风压场；
2）提出了近地面湍流粘性系数同中心压差（deltaP）、风场位置（r，z）、地表粗糙高度（z0）的相互依赖修正关系，即准三维的大气边界层近地面涡粘系数应用；
3）提出了考虑中心压差竖向变化后的竖向风剖面迭代计算方法，再现了梯度高度以上风剖面风速衰减过程。
什么是台风？
一次所谓的台风，携带的能量强于热带风暴，属于“暴虐”型天气气候，知道台风的真实威力吗？
下面开始一本正经地说件事情，怎样才能快速地模拟台风风场呢？美国NOAA等机构，在过去半个世纪里，通过近地面气象站、卫星雷达、飞机遥感等技术，掌握了大量的观测资料，为台风的模拟优化提供了数据支持。
一、认清台风
台风风场在水平方向上一般可分为台风外围、台风本体和台风中心三部分。台风外围是螺旋云带，直径通常为400－600公里，有时可达800－1000公里；台风本体是涡旋区，也叫云墙区，它由一些高大的对流云组成，其直径一般为200公里，有时可达400公里；台风中心到台风眼区，其直径一般为10－60公里，大的超过100公里，小的不到10公里，绝大多数呈圆形，也有椭圆形或不规则的。
二、解析建模
气压分布
风速模型
数值建模
三、模型验证
求解公式？不存在的，这辈子都不可能计算公式的，还是直接上图吧。
未来研究工作计划：
1）结合气象站实测大气压力分布获得了适用我国西北太平洋台风风压场拟合关系，但支撑最终结论的台风实测样本数量不足（目前仅有四条完整台风记录过程），有条件需进一步补充更多台风实测案例，总体而言这部分内容对于台风工程模型精度改善非常关键；
2）需补充实测台风近地面（<1km）风剖面结果，尤其是具有特异性非幂指数竖向剖面的实测值，同济大学现有的工程台风模型也初步具备了计算随高度“回头”特征的空间风速场能力。
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