学术报告

　　刘罗勤，博士，中国科学技术大学特任教授、博士生导师。2011年于中国科学技术大学获学士学位，2016年于北京大学获博士学位。2016-2021年先后在北京大学应用物理与技术研究中心、荷兰特文特大学流体物理组从事博士后研究。2021年入职于中国科学技术大学近代力学系，任特任研究员，2022年晋升为特任教授。主要研究方向为大气边界层、风电场流动、气动声学等的理论与数值模拟。截至目前，在JFM、PRL、PNAS等学术期刊上发表论文40余篇。获“国家创新人才青年项目”、“中国科学院高层次人才计划”、中国力学学会优秀博士学位论文等奖项与荣誉。

　　随着风机和风电场不断向大型化发展，风能研究将面临一系列新的挑战，其中之一就是增进大气边界层的物理理解。在大气边界层中，表面层的平均流动通常可用莫宁-奥布霍夫相似理论描述。然而，在表面层以上的艾克曼层，由于科里奥利效应变得非常显著，莫宁-奥布霍夫相似理论不再适用。为了解决这个难题，本报告推导了一种新的理论模型，可以用来预测夜间稳定大气边界层的平均湍流剪切力和地转风亏损。这里，夜间稳定大气边界层是指地面热流为负且边界层顶部势温梯度为零的大气边界层。该理论解是基于艾克曼方程和一种更准确的通量理查森数参数化方法，结果表明尺度化后的湍流剪切力和地转风亏损只依赖于尺度化后的高度坐标。理论预测与大涡模拟和观测结果一致，从而证实了该模型的正确性。结合地转阻力定律和莫宁-奥布霍夫相似理论，该模型还可以准确预测整个夜间稳定大气边界层的平均风速剖面。因此，本报告获得的理论模型对风力发电等气象应用具有重要的潜在价值。