Турбулентность неоднородная

Предлагаемая теория переноса скалярной субстанции в турбулентных неоднородных потоках предусматривает использование уравнений для статистических моментов пульсационных величин, причем чем большее количество уравнений (для моментов все более высокого порядка) привлекается, тем более полное описание процессов переноса может быть достигнуто. Замыкание системы уравнений, описывающей процесс турбулентного переноса скалярной субстанции, осуществляется путем введения некоторых феноменологических аппроксимаций, позволяющих избавиться от новых , т. е. не определяемых выбранной системой уравнений, моментов. В конце концов оправданием введенных аппроксимаций является опыт. Поэтому предлагаемая теория по существу является полуэмпирической. [c.69]

Анализ разл. характеристик рассеянного звукового ноля позволяет определять разл. характеристики самих рассеивателей. Так, напр., по обратному рассеянию звука на турбулентных неоднородностях в ат.чос-фере находят пространственный спектр пульсаций показателя преломления. Наличие Р. з. на неоднородностях и дефектах в твёрдых телах лежит в основе ультразвуковой дефектоскопии. [c.270]

Физический механизм генерации шума при Л/>1 грубо можно представить следующим образом. Отдельные вихри или турбулентные неоднородности, переносящиеся потоком со сверхзвуковой скоростью, должны излучать волны Маха аналогично тому, как такие волны излучаются твердыми телами, движущимися со сверхзвуковыми скоростями. Эти случайные вихревые волны Маха создают шум, который должен обладать определенной направленностью, так что пространственное распределение такого шума должно об- [c.409]

Флуктуации интенсивности пучка, вызванные рассеянием на турбулентных неоднородностях, с пространственными масштабами, равными и меньшими размера пучка, наводят флуктуации диэлектрической проницаемости. Это может приводить к пространственной модуляции импульсного излучения (см. гл. 2), а также к изменению пространственной статистики и энергетических параметров и в непрерывных пучках. Однако этот эффект мало изменяет эффективные характеристики пучков [23]. [c.79]

Кинематика турбулентности и микроструктура полей атмосферных параметров. Микроструктура турбулентных неоднородностей в атмосфере, возникающих при больших числах Рейнольдса/ / V Ке Ке = 2500...5000) [c.284]

Пульсации параметров оптического излучения обусловлены, в основном, неоднородностями, попадающими в инерционный интервал волновых чисел к. В тех редких случаях, когда необходимо учитывать эффект влияния на пульсационные характеристики проходящего излучения турбулентных неоднородностей, размеры которых далеко выходят за пределы инерционного интервала, обычно применяются различные модельные описания спектра турбулентности. Руководствуясь исключительно соображениями математического удобства, далее, при расчетах необходимых статистических характеристик пульсирующего поля зондирующей оптической волны во всем диапазоне изменения волновых чисел к, будем использовать спектр Кармана [c.289]

Гипотезы Колмогорова позволяют сформулировать ряд конкретных выводов о статистических характеристиках мелкомасштабных компонент турбулентности. Наиболее важным из них является выведенный Колмогоровым закон двух третей средний квадрат разности скоростей турбулентного течения в двух точках на расстоянии г друг от друга при г в инерционном интервале масштабов равен С ггу где С — универсальная числовая постоянная. Другой формой этого утверждения, впервые указанной Обуховым (1941), является так называемый закон пяти третей плотность распределения кинетической энергии по спектру волновых чисел к турбулентных неоднородностей в инерционном интервале имеет вид где С — другая числовая постоянная (просто связанная с С). [c.18]

Говоря о турбулентности, мы все время будем исходить из того, что индивидуальные реализации турбулентных течений, несмотря на их крайнюю нерегулярность, в принципе описываются обычными дифференциальными уравнениями макроскопической гидромеханики. Действительно, в обычных условиях из-за действия вязкости пространственные масштабы и периоды турбулентных неоднородностей всегда превосходят на несколько периодов масштабы и периоды молекулярных флуктуаций (так как турбулентным неоднородностям слишком малых размеров отвечали бы очень большие градиенты скорости и вследствие слишком больших затрат энергии на преодоление сил вязкости такие движения не могли бы существовать). Поэтому естественно думать, что при описании турбулентности молекулярные флуктуации можно никак не учитывать. [c.462]

Интервал масштабов турбулентных неоднородностей, много меньших Ь, описываемый этой гипотезой, часто называют равновесным интервалом, так как здесь режим компонент турбулентности характеризуется подвижным статистическим равновесием между силами инерции и силами вязкости. Поскольку масштаб Я, турбулентных неоднородностей, для которых впервые становится существенной роль молекулярной вязкости, принадлежит к этому интервалу, а потому определяется параметрами е и V, из соображений размерности следует, что Л e /4v /4. Так как % вообще определяется лишь с точностью до порядка величины, то можно считать, что Я — этот масштаб называется в настоящее время колмогоров- [c.492]

Рассеяние звука атмосферной турбулентностью. Неоднородности коэффициента преломления (флюктуации скорости ветра и температуры), вызванные турбулентностью, должны приводить к рассеянию на них звука. Те два явления, о которых только что шла речь, — флюктуации фазы и амплитуды звука — могут трактоваться как одно из проявлений этого рассеяния. [c.238]

Сам рассеянный сигнал, улавливаемый приемником, очень слаб и требуется большое усиление (большая чувствительность всей установки). При наблюдении рассеяния оказалось, что характер рассеяния и его интенсивность зависят от метеорологических условий, как это и должно быть, поскольку эти условия определяют интенсивность турбулентных неоднородностей. В турбулентной атмосфере, как об этом мы говорили выше, имеются неоднородности [c.241]

При экспериментальных исследованиях аэрозольного ослабления в реальной атмосфере необходимо иметь в виду еще один фактор ослабления интенсивности оптических пучков. Этим фактором является рассеяние оптического излучения турбулентными неоднородностями атмосферы, которое приводит к деформации узкого пучка за счет флуктуаций амплитуды и фазы волны. При малой приемной апертуре, не обеспечивающей полный перехват пучка, расширение последнего будет эквивалентно дополнительному затуханию его интенсивности. При этом в частном случае слабой турбулентности и горизонтальных трасс затухание средней интенсивности с расстоянием можно приближенно описать экспоненциальным законом [12 [c.150]

Рассеяние оптического излучения системой частиц всегда представляет собой статистический процесс. Естественным результатом этого процесса являются флуктуационные явления для прямого и рассеянного излучения, которые наблюдаются как частотное уширение интенсивности (результат флуктуаций рассеянного поля), как пространственные флуктуации интенсивности (спекл-структура) или как временные флуктуации интенсивности прямого и рассеянного излучения. Все эти наблюдаемые флуктуации поля или интенсивности рассеянного системой частиц излучения сопровождаются в земной атмосфере дополнительными флуктуациями параметров волны за счет флуктуаций показателя преломления атмосферного воздуха, обусловленных его турбулентными неоднородностями. [c.214]

Теория флуктуационных явлений при распространении оптического излучения через турбулентные неоднородности в атмосфере в настоящее время достаточно подробно разработана как в общей постановке [14, 15, 24], так и специально для лазерных пучков [21]. Однако совместное влияние турбулентных неоднородностей и аэрозольных частиц на флуктуационные характеристики оптического излучения при распространении через атмосферу изучено пока слабо. [c.214]

Временные флуктуации интенсивности оптических пучков в атмосферных осадках вызываются рядом физических причин интерференцией падающей и рассеянных волн в плоскости приема хаотическим и направленным движением рассеивателей, обусловливающим временную изменчивость интерференционной картины флуктуациями числа частиц в рассеивающем объеме, особенно заметными в узких оптических пучках. Кроме того, во флуктуации интенсивности при атмосферных осадках вносят определенный вклад и флуктуации за счет турбулентных неоднородностей показателя преломления атмосферного воздуха, которые при выпадении осадков подвергаются изменениям, как и другие оптические свойства атмосферы (например, изменение замутненности за счет вымывания аэрозолей). [c.231]

Первые экспериментальные исследования в атмосферных осадках показали [10], что наряду с вариациями прозрачности в течение нескольких минут при дождях и снегопадах наблюдаются флуктуации с частотой от долей герца до 30—50 Гц. Уровень этих флуктуаций возрастает с увеличением интенсивности осадков и с ростом размеров рассеивателей. Дальнейшие исследования привели к выводу о том, что частотный спектр флуктуаций при осадках простирается до 10 кГц и по крайней мере при слабом дожде разделяется на участок, обусловленный турбулентными неоднородностями с характерной частотой и участок, обусловленный аэрозолем с характерной частотой Здесь [c.232]

Частотные спектры флуктуаций. Качественный анализ более 1200 спектров флуктуаций интенсивности лазерных пучков показывает, что независимо от параметров лазерных пучков, заметное влияние на спектры оказывает рассеяние оптических волн как на турбулентных неоднородностях показателя преломления, так и на гидрометеорах. При этом свойства турбулентности проявляются главным образом в области низких частот, а осадков — в области высоких частот. [c.232]

Для количественного описания той низкочастотной области спектра, которая обусловлена рассеянием на турбулентных неоднородностях, естественно воспользоваться формулами из теории распространения оптических волн в турбулентной атмосфере. Такие формулы для различных экспериментальных условий были получены и обоснованы в фундаментальных исследованиях В. И. Татарского, А. С. Гурвича, В. Л. Миронова и ряда других авторов. В общем случае сложные формулы требуют численного расчета для конкретных экспериментальных условий. Только для некоторых частных случаев удается записать в аналитическом виде асимптотические приближения. В частности, простые асимптотические разложения имеют место в области слабых флуктуаций интенсивности для функции спектральной плотности И (/) [10] [c.233]

ГЛАВА 9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТУРБУЛЕНТНЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ АТМОСФЕРЫ И СКОРОСТИ ВЕТРА [c.216]

При использовании контактных датчиков для измерения параметров турбулентных течений в атмосфере практически всегда вносится их возмущающее воздействие на структуру турбулентных неоднородностей среды. В то же время оптическое излучение, прошедшее некоторый путь в атмосфере, содержит в себе информацию о турбулентном состоянии атмосферы, которая может быть извлечена из флуктуаций его параметров. Поскольку при малых уровнях плотности светового потока оптическое излучение не изменяет характеристики среды и не оказывает влияния на перераспределение энергии в турбулентных вихрях любых масштабов, применение оптических методов для определения параметров турбулентности имеет неоспоримые преимущества перед методами, использующими контактные датчики. [c.216]

Определение формы спектра турбулентных неоднородностей в атмосфере [c.219]

С увеличением х функция сходится к значению 1. Отсюда видно, что в случае амплитудных флуктуаций влияние низкочастотной части спектра (область крупных масштабов турбулентных неоднородностей) подавляется за счет обращающегося в нуль сомножителя так что произведение х Фе(>с) имеет максимум в высокочастотной области. Соответственно дисперсия амплитудных флуктуаций будет определяться в основном высокочастотной частью спектра, областью малых масштабов турбулентности. Дисперсия фазовых флуктуаций будет определяться преимущественно той частью, где Фе(х) максимально, т. е. областью низких частот. Следовательно, восстановление спектральной функции диэлектрической проницаемости Фе в высокочастотной части следует вести из результатов измерения амплитудных флуктуаций (флуктуаций интенсивности), а в низкочастотном диапазоне более предпочтительными оказываются фазовые измерения. Остановимся на этих методах подробнее. [c.220]

В этом параграфе мы сопоставим экспериментальные данные о дальнем тропосферном распространении УКВ с теорией рассеяния турбулентными неоднородностями тропосферы. [c.193]

Более многочисленные измерения флуктуаций температуры в тропосфере после пересчета на значения С приводят к значениям 0,001 -г- 0,020 Л -ед/сж / . Сопоставление приведенных значений Сп с экспериментами по дальнему тропосферному распространению УКВ приводит к выводу, что эффект рассеяния радиоволн турбулентными неоднородностями способен объяснить слабую компоненту принимаемого сигнала, наблюдающуюся большую часть времени. По-видимому, более редкие и интенсивные поля при дальнем распространении УКВ могут быть обусловлены и другими механизмами распространения (атмосферные волноводы, отражение от слоев атмосферы с сильными градиентами показателя преломления и т. д.). [c.196]

До сих пор мы считали, что средняя скорость потока равна нулю, и имели дело только со скоростями пульсаций. Найдем теперь, как изменятся основные соотношения теории, если область потока, излучающая шум, сама движется со скоростью и. Если поток есть турбулентная струя, то и представляет собой осевую скорость струи вблизи сопла и число Маха струи будет М = U/ q. Турбулентные неоднородности или вихри , переносимые потоком, будут иметь, вообще говоря, меньшую скорость конвекции или переноса Vk. Эксперимент показывает (см. 7), что для турбулентной струи Vk 0,5U число Маха для этих вихрей Mh = vj o. [c.402]

На протяженной трассе нелинейность и турбулентность атмосферы оказывают неаддитивное влияние на когерентные свойства высокоэнергетических лазерных импульсов [17]. С одной стороны, турбулентное уширение пучка приводит к снижению эффекта лазерного нагрева, уменьшая нелинейную рефракцию [1, 17] с другой стороны, образование спекл-структуры вследствие рассеяния света на турбулентных неоднородностях, обуславливает изменение пространственной статистики излучения в процессе теплового са-мовоздействия. Так, относительно слабая тепловая нелинейность приводит к сглаживанию неоднородной структуры пучка — его ста-билизации [1, 17, 24] —вследствие возникновения локальных дефокусировок в местах пучностей светового поля. [c.48]

Среди характерного для атмосферы широкого спектра колебаний (во времени) указанных случайных величин, имеющих периоды от долей секунды до тысяч лет (см. Монин, 1969)), особо следует выделить микрометеорологические колебания с периодами от долей секунды до минут, которые возникают, в частности, непосредственно в приземном слое воздуха и представляют собой мелкомасштабную изотропную турбулентность, служащую наиболее важным механизмом вязкой диссипации. Максимум ее энергетического спектра соЕ со) (где Е (о) - спектральная плотность кинетической энергии потока) приходится на период т =1/со 1 мин, что для типичной скорости движений воздуха при синоптических процессах V = 0 м/с соответствует масштабу горизонтальных турбулентных неоднородностей L-Vx 600 м. При со > /х спектры скорости [c.14]

В Гл.1 отмечалось, что адекватное описание поля турбулентных пульсаций термогидродинамических параметров (скорости ветра, температуры, показателя преломления воздуха и т.п.) турбулизованной атмосферы, возможно только в рамках статистического подхода. Если число Рейнольдса Ке =УЬ / у велико, то, несмотря на анизотропию и неоднородность исходных крупных вихрей, случайный процесс их дробления приводит к тому, что для широкого диапазона масштабов турбулентных неоднородностей в атмосфере, в интервале масштабов <г <Ь, структура развитой турбулентности, т.е. мелкомасштабные вихревые [c.285]

Однако в турбулентных течениях всегда имеется некоторый минимальный ( внутренний ) масштаб длины г = L (Re) такой, что в меньших масштабах е < г] турбулентные неоднородности поля скорости сглаживаются под действием молекулярной вязкости (см. VIII раздел в томе 2 для скалярных полей следует [c.161]

Средние значения гидродинамических полей обычно оказываются уже гладкими и медленно меняющимися пульсации же, наоборот, характеризуются большой изменчивостью во времени и в пространстве. Вообще говоря, допустимо даже предполагать, что турбулентные неоднородности могут иметь сколь угодно малые масштабы (вплоть до масштабов, сравнимых со средней длиной свободного пробега молекул) и сколь угодно малые периоды (вплоть до периодов, сравнимых со средним временем между последовательными столкновениями молекул). Если бы это было так,, то использование при описании турбулентности обычных понятн 1 [c.225]

Рис, 7, Рассеяние радиоволн турбулентной неоднородностью О — и.злучатель А — приемник. [c.339]

При интенсивных и продолжительных осадках в спектре флуктуаций турбулентный максимум исчезает совсем. Физическое объяснение этого экспериментального факта следует связывать с выравниванием температурных градиентов при продолжительных осадках и соответственно с исчезновением турбулентных неоднородностей показателя преломления. Анализ спектров флуктуаций в этом случае удается провести и для низкочастотной области относительно гидрометеорного максимума. Такой анализ для дождей и снегопадов приводит к единой эмпирической формуле для 7(/) [c.234]

Из рисунка видно, что во всех случаях в среднем наблюдается линейное возрастание дисперсии с увеличением интенсивности осадков. Последняя измерялась с помощью измерителя дальности видимости и приведена на рисунке в единицах оптической толщи х = кВ, где = 3,9/5м — коэффициент ослабления при осадках, 5м — метеорологическая дальность видимости. Интересным обстоятельством является то, что экстраполяция измеренной зависимости к началу координат иногда не приводит к уменьшению дисперсии до нуля, что можно объяснить наличием флуктуаций за счет рассеяния на турбулентных неоднородностях во время осадков. Если при такой экстраполяции дисперсия флуктуаций достигает нуля при остаточной оптической толще т, то это можно интерпретировать наличием сильного замутнения при осадках таким аэрозолем, рассеяние на котором не вызывает флуктуаций интенсивности лазерного пучка (например, рассеяние мелкодисперсным аэрозолем). В реальных условиях конкретного экспери- [c.235]

В триаде газ, аэрозоль, турбулентные неоднородности воздуха, определяющей оптические свойства атмосферы, последняя компонента создает случайную пространственно-временную структуру поля показателя преломления атмосферного воздуха. Эта структура характеризуется ограниченными свойствами однородности и изотропности, временными трендами. Она наиболее подвержена динамичным локальным возмущениям при изменениях текущей погодной ситуации, особенно в условиях радиационноактивного периода дневного времени. Это обусловливает необходимость широкого использования в исследованиях турбулентности методов математической статистики, в особенности таких разделов, как теория случайных функций, теория случайного поля [2, [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...