ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние сил плавучести на микроструктуру полей скорости и температуры из "Распространение волн в турбулентной атмосфере " Призеиный слой атмосферы, т. е, слой толщиной в несколько десятков метров над поверхностью Земли, по своей структуре сильно отличается от свободной атмосферы. В этом слое основным фактором, определяющим движение, является трение о подстилающую поверхность. За счет действия турбулентного перемешивания явление трения распространяется на весь приземный слой. Если рассмотреть силы, играющие роль при движении воздуха над подстилающей поверхностью земли, то в случае отсутствия архимедовых сил (что мы предполагаем сначала) оказывается, что напряжение трения о землю намного превышает все остальные силы (градиент давления, сила Кориолиса). Напряжение трения уравновешивается при стационарном режиме рейнольдсовыми напряжениями, которые, таким образом, постоянны в пределах приземного слоя. [c.106] Рассмотрим движение над плоской (в среднем) подстилающей поверхностью. [c.106] Так как имеет размерность квадрата скорости, то и, представляет собой некоторую характерную скорость в приземном слое, называемую скоростью трения. [c.106] В приземном слое единственным масштабом длины является высота над подстилающей поверхностью. [c.106] Таким образом флуктуации разности скоростей убывают с высотой Drr Внутренний масштаб турбулентности = = также зависит от высоты. [c.108] Подставляя п это выражение формулу (4), получим lo— z . вЗакон 2/3 справедлив, как уже упоминалось, при r Lo. Так как в приземном слое Lq — хг, то (7) выполняется лишь в случае, когда расстояние г между точками наблюдения мало по сравнению с высотой. В случае же, когда г сравнимо или превышает г, разность скоростей больше не является статистически изотропной и Drr зависит от ориентации вектора г. [c.108] Таким образом, флуктуации разности температур в приземном слое убывают с высотой как (величиной удЪ обычно можно пренебречь). [c.109] Рассмотрим теперь случай, когда влиянием архимедовых сил на турбулентный режим пренебречь нельзя. [c.109] Выразим через функции ф или / ( ) величины е и 7V. [c.111] Формулы (21) и (22) отличаются от соответствующих формул для случая безразличной стратификации наличием дополнительных множителей, зависящих от г/Ь и обращающихся в единицу при Ь = оо. [c.112] Таким образом, можно ожидать, что характеристики турбулентности будут зависеть от В1. [c.112] Эта формула позволяет для заданного L найти Ri для любой высоты Z. Следовательно, параметры Ri и L однозначно связаны и вместо того, чтобы указывать значение можно указать величину Ri для какой-либо высоты и по ней найти L. Для приземного слоя использование величины L более удобно, так как в этом случае мы имеем дело лишь с одной числовой характеристикой стратификации, а не с функцией Ri (z). Однако использование в качестве характеристики стратификации числа Ричардсона имеет свои преимущества так Ri сравнительно легко может быть определено пе только для приземного слоя, но и для свободной атмосферы, где универсальные профили ветра и температуры пе существуют. Поэтому, выражая все экспериментальные зависимости, полученные в приземном слое, через Ri, можно попытаться экстраполировать их и на случай свободной атмосферы. [c.113] В случае неустойчивой температурной стратификации, как показано в работе А. С. Монина [3G], при а - О / (.т) а и Ф [х) — х . В этом случае функция / х) имеет максимум при Xf = 1,01, а функция ж ф (х) при = 0,46. [c.116] Вернуться к основной статье