Scientific challenges of convective-scale numerical weather prediction

Numerical weather prediction (NWP) models are increasing in resolution and becoming capable of explicitly representing individual convective storms. Is this increase in resolution leading to better forecasts? Unfortunately, we do not have sufficient theoretical understanding about this weather regime to make full use of these NWPs. After extensive efforts over the course of a decade, convective–scale weather forecasts with horizontal grid spacings of 1–5 km are now operational at national weather services around the world, accompanied by ensemble prediction systems (EPSs). However, though already operational, the capacity of forecasts for this scale is still to be fully exploited by overcoming the fundamental difficulty in prediction: the fully three–dimensional and turbulent nature of the atmosphere. The prediction of this scale is totally different from that of the synoptic scale (103 km) with slowly–evolving semi–geostrophic dynamics and relatively long predictability on the order of a few days. Even theoretically, very little is understood about the convective scale compared to our extensive knowledge of the synoptic-scale weather regime as a partial–differential equation system, as well as in terms of the fluid mechanics, predictability, uncertainties, and stochasticity. Furthermore, there is a requirement for a drastic modification of data assimilation methodologies, physics (e.g., microphysics), parameterizations, as well as the numerics for use at the convective scale. We need to focus on more fundamental theoretical issues: the Liouville principle and Bayesian probability for probabilistic forecasts; and more fundamental turbulence research to provide robust numerics for the full variety of turbulent flows. The present essay reviews those basic theoretical challenges as comprehensibly as possible. The breadth of the problems that we face is a challenge in itself: an attempt to reduce these into a single critical agenda should be avoided

BADANIA DYNAMICZNE ODBIERAKA PRĄDU LEKKIEGO POJAZDU SZYNOWEGO

Badania dynamiczne odbieraka prądu pojazdu szynowego przeprowadzono w celu określenia parametrów modalnych projektowanego rozwiązania. Przedmiotem badań był odbierak prądu dedykowany do lekkich pojazdów szynowych (tramwaj, kolej miejska, metro) o oznaczeniu 120ECI. W celu weryfikacji modelu modalnego podczas badań porównano wyniki analiz modalnych dla różnych sposobów wymuszania drgań (losowo, impulsowo). Przeprowadzono pomiary dla pięciu położeń ślizgacza pantografu w zakresie jego pracy.Dynamic testing of the rail vehicle current collector (pantograph) was conducted to determine the modal parameters of the proposed solution. The subject of the study was a current receiver dedicated to light rail vehicles marked 120ECI. In order to verify the modal model, the results of the modal analyzes for different vibration induction methods (random, pulsed) were compared. Measures were taken for the five positions of the collector head in its working range

57. Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB RZESZÓW-KRYNICA 2011

Tradycyjnie w Krynicy Zdroju, w dniach 18.22 września 2011 r., odbyła się 57. Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB KRYNICA 2011. Organizację tegorocznej konferencji powierzono Wydziałowi Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Rzeszowskiej

Dynamic analysis of thin-walled composite structures

W pracy przedstawiono analizę dynamiczną kompozytowej konstrukcji cienkościennej o przekroju zamkniętym prostokątnym, o różnych schematach statycznych. Do analizy wykorzystano modele powłokowe i odpowiadające im uproszczone modele prętowe. W modelach powłokowych uwzględniona została ortotropia materiału kompozytowego i różne warianty ułożenia włókien nośnych w poszczególnych warstwach. W modelach belkowych dokonano homogenizacji materiału uzyskując materiał izotropowy o średniej sztywności zastępczej. W analizie uwzględniono dodatkowe usztywnienia w postaci przepon wewnętrznych. Analizowano częstotliwości własne i odpowiadające im postacie drgań. Zbadano jaki wpływ na wyniki ma kąt orientacji włókien w warstwach, smukłość belki i schemat statyczny oraz porównano wyniki otrzymane dla modeli powłokowych z wynikami otrzymanymi dla uproszczonych modeli prętowych.The paper presents a dynamic analysis of closed thin-walled (CTW) section composite structures with different boundary conditions. Analysis is carried out with a use of shell models and corresponding simplified beam models. The shell models include orthotrophy of the composite material and different fiber orientation angles in laminas. In the beam models the material is homogenized and treated as isotropic with mean material properties. The numerical analysis is also performed for the same beam with added internal diaphragms. The results are presented in the form of natural frequencies and corresponding mode shapes. The effects of the boundary conditions, fiber angle and slenderness are studied. The results obtained for the shell models are compared with those for the simplified beam models

Experimental modal analysis of a FRP composite girder with a composite deck panel

Celem przeprowadzonych badań było ustalenie parametrów dynamicznych dźwigara kompozytowego z kompozytową płytą pomostową, tj. ustalenie częstotliwości drgań rezonansowych, postaci drgań i współczynników tłumienia. Zastosowana eksperymentalna analiza modalna polegała na pomiarze siły wymuszającej oraz rejestracji odpowiedzi konstrukcji w postaci sygnałów przyśpieszeń w wybranych punktach. Posłużono się metodą SIMO (single input – multiple output), tj. wzbudzenie drgań w jednym punkcie, z jednoczesnym pomiarem przyspieszeń w wielu punktach. W badaniach zastosowano wymuszenie harmoniczne zrealizowane za pomocą wzbudnika modalnego.The purpose of the study was to estimate modal parameters of the composite girder with a composite deck panel. Experimental modal analysis with a SIMO test was used. Dynamic response of the beam to harmonic excitation was measured with numerous of piezoelectric acceleration sensors. The basic frequencies, vibration modes and damping coefficients were found

Numerical verification of damage localization method based on moving mass in truss structures

The article presents examples of damage localization in numerical models of trusses based on changes in natural frequency. The changes were caused by an additional mass moving on the truss nodes. The results of the localization in several truss bars (top chord, bottom chord, diagonal bars, posts) are presented. The influence of damage size on the localization effectiveness is shown. The differential operator was used in the analyses

58th Annual Scientific Conference Rzeszów-Krynica 2012

Tradycyjnie w Krynicy Zdroju 16.21 września 2012 r. odbyła się 58. Konferencja Naukowa Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN oraz Komitetu Nauki PZITB KRYNICA 2012. Organizację tegorocznej konferencji powierzono Wydziałowi Budownictwa i Inżynierii Środowiska Politechniki Rzeszowskiej.58th Annual Scientific Conference Rzeszów-Krynica 2012 is a continuation of long tradition of conferences started in 1958. From the beginning the venue of the conference was Krynica (south of Poland), where all researchers in the area of civil engineering have met in the middle of September each year. Conference is organized under the auspices of the Committee for Civil Engineering of the Polish Academy of Sciences, the Scientific Committee of the Polish Association of Civil Engineers and Technicians and the Faculty of Civil and Environmental Engineering of Rzeszów University of Technology. The Conference is divided into two parts

Dynamic testing a pantograph of light rail vehicle

Badania dynamiczne odbieraka prądu pojazdu szynowego przeprowadzono w celu określenia parametrów modalnych projektowanego rozwiązania. Przedmiotem badań był odbierak prądu dedykowany do lekkich pojazdów szynowych (tramwaj, kolej miejska, metro) o oznaczeniu 120ECI. W celu weryfikacji modelu modalnego podczas badań porównano wyniki analiz modalnych dla różnych sposobów wymuszania drgań (losowo, impulsowo). Przeprowadzono pomiary dla pięciu położeń ślizgacza pantografu w zakresie jego pracy.Dynamic testing of the rail vehicle current collector (pantograph) was conducted to determine the modal parameters of the proposed solution. The subject of the study was a current receiver dedicated to light rail vehicles marked 120ECI. In order to verify the modal model, the results of the modal analyzes for different vibration induction methods (random, pulsed) were compared. Measures were taken for the five positions of the collector head in its working range