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电线积冰研究展望

2022/07/1693 作者:佚名
导读:近10年来,电线积冰理论和数值模式得到了全面发展,已能够较为准确地再现和预报积冰宏微观物理过程,但在以下方面还有待进行更为深人的研究: 电线积冰外场观测试验 观测事实是理论和模式发展的基础,随着仪器设备和观测技术的发展,积冰过程和气象状况的观测内容不断丰富,精度不断提高。例如,高时间分辨率的积冰要素、云雾降水粒子尺度谱分布及落速、局地微气象参数等均 已能实现在线观测。开展经过精心设计的外场观测试验

近10年来,电线积冰理论和数值模式得到了全面发展,已能够较为准确地再现和预报积冰宏微观物理过程,但在以下方面还有待进行更为深人的研究:

电线积冰外场观测试验

观测事实是理论和模式发展的基础,随着仪器设备和观测技术的发展,积冰过程和气象状况的观测内容不断丰富,精度不断提高。例如,高时间分辨率的积冰要素、云雾降水粒子尺度谱分布及落速、局地微气象参数等均 已能实现在线观测。开展经过精心设计的外场观测试验有助于进一步深人揭示 电线积 冰物理机制,为数值模式改进提供理论基础。同时,包含详细 复杂物理过程的数值模式的性能也是常规观测资料无法充分验证的,需要开展具有针对性的同时包含宏微观物理参数的观测试验支持。此外,地面气象观测针对通讯线路保障积累了大量历史积冰观测资料,如何将 其应用到电力系统保障,以及针对输 电线路安全如何进行积冰观测方案改进等问题也需要解决。

电线积冰积冰物理机制

(1)碰撞效率直接决定于云雾降水粒子的尺度,目前常用的碰撞效率经验公式是在缺少粒子尺度谱分布条件下获得的,在低碰撞效率时偏低,对较大积冰体和长时间积 冰会产生严重偏差。此外,当积冰体形状不规则时(如绝缘子),电线周围的局部流场复杂,液滴轨迹与积冰表面的角度差异很大,其对碰撞效率 的影响也有待确定。

(2)湿雪的黏性率通常根据风速确定,甚至在一些物理过程较为全面的数值模式中也是如此。但是,温度、湿度、雪粒子谱分布及 由此决定的降雪强度等因素在很大程度上制约着勃性率的大小,下落雪花的热平衡处理方 法有助于该问题的解决。同时,在一定相对速度和粒子尺度条件下,过冷却水滴和雪花与电线碰撞时可能发生破碎现象,其对豁性率的影响需要进一步讨论。

(3)虽然雨淞的形成理论 比较成熟,但缺少复杂积冰表面粗糙度面的研究,造成热传递过程定量计算的困难。对此需要在研究中加强积冰热力学与微动力学的有机结合。

电线积冰积冰微气象条件

利用理论模式预测积冰量时存在的最主要问题之一,是缺乏准确的积冰微气象条件。如过冷却液滴中值体积直径和液水含量对雨淞模拟影响较小,但是严重影响雾淞发展过程,这两者及更为基本的粒子尺度谱分布均不属于常规观测 内容 又如 对 积 冰过 程 开 始 结束 的确 定 需 要借助准确的气温和云高等常规资料,但在一些地形复杂的偏远地获取这些数据还相当困难。

电线积冰积冰数值模拟

目前将高分辨云降水模式与积冰模式的耦合已成为一种趋势,但还需要提高模式对云雾降水粒子谱分布、含水量和冻雨发生条件预测的准确性 。另外,形态模式还处于起步阶段,为了建立能够反映自然过程的积冰形态演变控制方程,严密的支撑理论还需要进一步发展 。

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