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本文首先简要综述了大气边界层的基本概念、大气边界层的一般特征、室内模拟大气边界层的一些实验以及相关的研究现状。然后，通过对国内外室内模拟湍流系统(主要针对模拟大气边界层)的调研以及模拟实验的分析，建立起一套室内湍流模拟系统，并对大气湍流、大气对流边界层、稳定边界层进行模拟实验研究。主要包括以下几个方面：
(1)利用Visual Basic6.0编写了温度廓线数据采集程序，实现数据采集、保存、实时显示水槽内部的温度廓线等功能。
(2)提出并完成了IFA300热线热膜风速仪测量温度、流速的标定方案和实验。
(3)采用单点温度脉动法和闪烁法测量了折射率结构常数C2n。两种方法测量结果在量级上和变化趋势上基本一致。
(4)通过加热以及制冷手段控制水槽的顶部和底部温度，模拟暖空气均匀越过冷表面发展起来的稳定边界层(SBL)温度场结构特征，以及平坦下垫面均匀加热发展起来的对流边界层(CBL)温度场结构特征，并测量两种情况下的平均温度和热通量垂直廓线，分析对流混合层发展的演变过程。结果表明，模拟SBL和CBL的温度场结构与大气边界层的温度场结构相符合。
(5)从标度指数、不同空间距离的C2n计算、谱幂率等三个方面分析了模拟的对流边界层湍流，初步判断有满足均匀各向同性假定的湍流存在，其惯性子区约几厘米，持续时间约十多分钟。在混合层内温度谱出现明显的分段现象。模拟稳定边界层内C2n比混合层内C2n小1个多量级。