海洋风场建模及其仿真应用分析.pdf

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1、总第２５２期舰船电子工程Vol．３５No．６２０１５年第６期ShipElectronicEngineering８３磁海洋风场建模及其仿真应用分析徐松林覃东升（９１５５０部队９１分队大连　１１６０２３）摘要海洋风要素是海洋学和气象学的基本参数，也是影响飞行器和航行器航行性能的重要因素之一。简要概述了海洋风场的基本概念、风速的高度和时距特性、阵风谱和长期分布以及我国海面风场时空变换特征，阐述了海洋风场的准定常风、风切变、急流、大气紊流和随机风的典型数学模型以及风场数值模拟方法，着重分析了海洋风场建模仿真在飞行控制、飞行性能、落点精度等领域的应

2、用研究进展。关键词海洋风场；数学模型；仿真分析；应用中图分类号TJ０１２DOI：１０．３９６９／j．issn１６７２‐９７３０．２０１５．０６．０２４ModelingandSimulationApplicationofSeaWindFieldXUSonglinQINDongsheng（Unit９１，No．９１５５０TroopsofPLA，Dalian　１１６０２３）AbstractTheseawindelementisthebasicparameterofoceanographyandaerography，whichalsohasimpo

3、rtantin‐fluenceonflyperformanceofaerocraftandaircraft．Thebasicconceptofseawindfield，theheightandtimecharacteristicofwindspeed，theflurrychartandlong‐termdistributing，andthespace‐timeswitchcharacteristicaresummarizedbrieflyinthispaper．Thetypicalmathematicmodelsofwindsuchasm

4、eanwind，gust，turbulenceandrandomwindareintroduced．Theapplicationofseawindfieldmodelingsimulationinflyingcontrol，flyingperformance，andhitaccuracyofaerocraftareanalyzedindetail．KeyWordsseawindfield，mathematicmodel，simulationanalysis，applicationClassNumberTJ０１２环境模型及其建模仿真应用的最

5、新进展，期望在现１　引言有理论与技术水平下，为飞行器和航行器设计、飞海洋力学环境是指某一海域风、浪、流分布情行和航行试验、仿真试验等方面专业人员提供一些况，这些水、气流动会作用在航行（飞行）器上产生新的思路和参考。扰动力，是评估航行（飞行）器航行性能的重要依据。海洋风要素是海洋学和气象学的基本参数，在２　风场基本特性航行（飞行）器航行过程中，海洋风也是影响其航行２．１　基本概念精度的重要因素之一。大气中存在的风形态各异、风是大气压力在水平方向上分布的不均匀性形式多样，它们随地理位置、季节、时间和高度不断而产生的空气从高压区向低压区的运动。

6、风向指［１］变化，因而建立准确的风场数学模型非常复杂。气流的来向，常按１６方位记录。GBT１９２０１‐２００６目前，对复杂风场的模拟主要涉及风速随高度枟热带气旋等级枠按风速大小将风划分为０级～１７的变化特征以及风速的脉动成分，在实际建模中，级的蒲福风力等级，把热带气旋分为热带低压、热通常考虑风速随高度的变化及其湍流成分。本文带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风六个拟在全面检索国内外文献的基础上，获得海洋风场等级。磁收稿日期：２０１４年１２月１３日，修回日期：２０１５年１月２０日作者简介：徐松林，男，博士，工程师，研究方向：武器系统试

7、验与鉴定。８４徐松林等：海洋风场建模及其仿真应用分析总第２５２期风场按其高度分为地面风场和飞行风场。地式中：Pr（U）为U的累积概率，U＝U（z，t）；U０为威面风场通常指在高度以下的风场；飞行风场是指高布尔分布的尺度参数；c为威布尔分布的斜率参数。度以上出现的风场。从工程实用性出发，风场包括由上述长期分布可以推算出在任一指定的限常值风、梯度风切变、阵风、（１‐cos）型离散突风、微期T内最可能遭受的风速极端值：１下冲气流以及大气紊流。cTUmax（z，t）＝U０ln２．２　风速随高度和时距的变化Ta自然界的风在空间和时间上的分布是经常变

8、式中Ta是这样一个时间段，在该段内风速U＝化的，气象上代表性的风速值是在距海面１０m高U（z，t）可以认为是稳定的，它通常可以取３h。度处测得的１０min内的平均值，而取１０min内出现２．４