对流大气边界层中更高阶均匀速度剖面
流体动力学
2026-02-17 v1
摘要
使用匹配渐近展开方法推导了对流大气边界层（CBL）中更高阶均匀速度剖面。通过现场测量数据获得普适展开系数。该剖面考虑了偏离（主阶）对数定律和局部自由对流标度以及对 Monin-Obukhov 相似性理论（MOST）的偏离。指出 MOST 和多点 Monin-Obukhov 相似性理论，扰动方程从鲍道瓦应力、势温度通量和势温度方差预算方程以及均匀动量和均匀势温度方程中获得。对方程影响最大的小参数为 、 和 ，其中 、 和 分别为 inversion 高度、Obukhov 长度和粗糙度高度。Tong 和 Ding（{\it J.~Fluid Mech.} 2020）已识别 CBL 的三层结构。在本工作中，来自最近 MHATS 野外测量 campaign 的数据，还得到了更高阶展开项。与测量结果的比较表明该展开效果极佳。更高阶渐近展开表明，Tong 和 Ding（2020）推导的对流对数摩擦律至少有效到第二阶。预测的摩擦律也与测量结果良好一致。更高阶均匀速度剖面可提供比经验剖面更高的精度。
引用
@article{arxiv.2602.13512,
title = {Higher-order mean velocity profile in the convective atmospheric boundary layer},
author = {Chenning Tong and Davoud Pourabdollah and Kirill Barskov and Mengjie Ding},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.13512},
year = {2026}
}