Структурная функция в атмосфере

Известно [32], что в нестабилизированных условиях приземной атмосферы ход температуры нестационарен, причем с увеличением продолжительности контроля и объема выборки выявляются новые, более длинные периоды прецессии. Вместе с тем более вероятна стационарность приращений температуры за определенные временные промежутки, характеризуемые так называемыми структурными функциями (см. гл. I). Следует отметить, что и случайная температурная погрешность часто в большей степени зависит от приращений температуры во времени Ьи.и, чем от ее начального значения. [c.45]

Структурные и спектральные функции случайных полей. В общем случае при статистическом моделировании турбулентности в атмосфере приходится иметь дело со случайными функциями пульсирующих термогидродинамических параметров, зависящими от трех пространственных координат и времени. Рассмотрим сначала локально однородные в некоторой области С, т.е. инвариантные относительно сдвигов пары точек Го и Го + г, случайные поля [c.285]

Структуру турбулентных образований в атмосфере иллюстрирует рис. 2.4.7. Колмогоров установил, что структурная функция Т> (г) флуктуаций [c.108]

В ряде публикаций [20, 21, 24, 25], в которых описаны попытки измерения фазовой структурной функции, были получены результаты, ставившие под сомнение сложившуюся и общепринятую к тому времени теорию [2, 18] распространения волн в турбулентной атмосфере. В этих работах авторы пришли к выводу, что структурная функция фазы не следует закону з при значениях разноса точек наблюдения р= р = р1 —р2 >3 см, как это предсказывает теория. В методическом отношении более совершенным был эксперимент [22], в котором наблюдалась возрастающая степенная зависимость структурной функции фазы с ростом р, но показатель степени был получен меньше, чем /з. [c.65]

Турбулентная атмосфера является локально однородной средой, поэтому она описывается структурной функцией Оп г), а корреляционная функция Вп(г) для нее, вообще говоря, не существует. Это эквивалентно тому, что спектр показателя преломления Ф (/С) известен только в инерционном интервале при К 1/Ьо, а при К < 1/Ьо он анизотропен, и его вид не известен. [c.298]

Измерения пространственных структурных функций температурного поля проводились в работах [43, 44]. В качестве датчиков использовались термометры сопротивления с постоянной времени т 0,01 сек. Многочисленные измерения функции От в приземном слое атмосферы также обнаружили хорошее согласие с законом 2/3 . Образец структурной функции температурного поля приведен на рис. 8. [c.118]

Уже первые измерения структурных функций О, (г) и От (г) в атмосфере позволили определить характерные значения пульсаций скорости ветра и температуры в приземном слое атмосферы. Случайная разность скоростей Дув двух точках, располагающихся на одной высоте г на расстоянии г друг от друга порядка г — 0,52, имеет характерное значение Д у — у,. Для грубой оценки у, можно использовать формулу у, 0,1вг=2ли где — средняя скорость ветра на высоте 2 лi. Таким образом, характерное значение Ду имеет порядок нескольких десятков см/сек. Аналогичная величина ДГ для температурного поля сильно зависит от температурной стратификации и может достигать 1° С. Характерная величина е в приземном слое атмосферы составляет [c.118]

Измерения структурной функции температуры в приземном слое атмосферы [44]. [c.434]

О структурных функциях турбулентности в устойчиво стратифицированной атмосфере, Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, 1, № 10, 1091—1094. [c.702]

При исследовании распространения оптического излучения на неоднородных трассах в турбулентной атмосфере в выражении для средней интенсивности (3.21) необходимо сохранять зависимость структурной характеристики флуктуаций диэлектрической проницаемости С от расстояния. В этом случае функция [c.53]

Нетрудно показать, что в локально однородном поле турбулентной атмосферы, для которого структурная функция пространственной флуктуации диэлектрической проницаемости подчиняется закону двух третей Колмогорова — Обухова [32], радиус корреляции показателя преломления равен pi nx) = = 0,35 La, где Lo — внешний масштаб т)фбулентности. Следовательно, в пределах Lo значения п целесообразно контролировать не менее чем в трех точках или на отрезках, равных 0,35 Lo. Такое значение рл(/гх) получается при использовании известной связи между диэлектрической проницаемостью воздуха и его показателем преломления (см. п. 27). Практика оценки показателя преломления при интерференционных измерениях длин соответствует данному соотношению. [c.108]

Наша приближенная модель предполагает, что атмосфера может быть разделена на ряд слоев толш,иной Аг вдоль пути распространения и что при достаточно большой их толш,ине флуктуации логарифмической амплитуды и фазы, вносимые разными слоями, в хорошем приближении можно считать некоррелированными. Такая модель позволяет нам представить волновую структурную функцию после прохождения N слоев в виде суммы N волновых структурных функций, связанных с отдельными слоями [c.402]

При анализе случайных пульсирующих параметров излучения (света от звезды), проходящего через атмосферу, представляют интерес статистические характеристики этих параметров на плоскости, перпендикулярной направлению распространения излучения. Для описания свойств случайного поля / (г), однородного и изотропного в плоскости X = onst, удобно использовать двумерные Фурье-спектры Т Д0,К2,Кз) структурной функции Dy(0,ri, ) здесь х = х, [c.286]

Структурная функция показателя преломления. Мелкомасштабные неоднородности показателя преломления воздуха п г) в оптическом диапазоне длин волн определяются, главным образом, хаотическими пространственно-временными вариациями температуры. Микропульсации поля температуры, в свою очередь, появляются в результате турбулентного перемешивания в термически стратифицированной атмосфере. Многочисленные наблюдения рефракции света из космоса Гречко и др., 1981), показали, что в верхней тропосфере и стратосфере постоянно присутствуют мелкомасштабные температурные неоднородности, представляющие собой сильно анизотропные слоистые образования. На существование анизотропных неоднородностей показателя преломления в стратосфере определенно указывают также исследования по радиолокационному зондированию стратосферы, в которых зафиксировано значительное превышение эхо-сигналов при вертикальном зондировании над сигналами при наклонном зондировании (Роттжер и др., 1981). [c.288]

Измерения структурной функции поля температуры в атмосфере вблизи Земли, подтвердившие справедливость теоретического закона двух третей (4,11), впервые были выполнены С, И. Кречмером (1952) и (в гораздо большем объеме) [c.500]

Исследование спектра турбулентности на основе изложенной методики проведено в [40]. Эксперимент проводился в атмосфере на горизонтальной трассе длиной 1 = 110 м. Высота трассы над подстилающей поверхностью составляла 1,5 м. Излучение Не— Ne-лaзepa (ЛГ-36, длина волны Я = 0,63 мкм) формировалось в два одинаковых коллимированных пучка с выходным диаметром = 2 см (по уровню интенсивности е от максимальной). Пучки разносились в горизонтальном направлении (ось у) с шагом = = 0,05 м до значения т=1,1 м. В плоскости приема с помощью цифрового оптического фазометра (см. гл. 4) регистрировались флуктуации разности фаз между центрами пучков. Реализации разности фаз длительностью Г = 50 с (объем выборки 4000 отсчетов) использовались для оценки структурной функции фазы Оз у), связанной с корреляционной функцией В8 у) (9.15) соотношением [57, 61 [c.223]

Измерения пространственных структурных функций скорости ветра и температуры в ирнземном слое атмосферы [c.117]

Первые измерения микроструктуры скорости ветра в атмосфере были выполнены в работах Гедеке [37, Обухова [38], Креч-мера [39] и др. [40, 41]. Для измерений в этих работах применялся термоанемометр, представляю-П1,ий собой тонкую платиновую нить (диаметром в 10—20 мк, длиной порядка 1 см), нагреваемую током до темиературы в несколько сотен градусов Цельсия. При постоянном нагревающем токе температура, а следовательно, и сопротивление нити сильно зависят от скорости обтекающего ее воздушного потока. По измеренным значениям сопротивления нити можпо, имея тарировочную кривую термоанемометра, определить и скорость ветра. Постоянная времени термоанемометра в воздухе обычно имеет порядок одной сотой секунды (в воде постоянная времени термоанемометра значительпо меньше). При измерениях структурной функции скорости ветра два термоанемометра включаются в противоположные плечи моста, что позволяет измерять разность скоростей. [c.117]

Заметим, впрочем, что в работе Уберои (1957) указывается на нарушение локальной изотропии в пограничном слое около стенок трубы, а в работе Уберои (1963) подвергается сомнению также и точное выполнение условий локальной изотропности турбулентности в центральной части аэродинамической трубы за решеткой — возможно, это связано с тем, что числа Рейнольдса в этих опытах были недостаточно велики. Впрочем, и в других упоминавшихся выше экспериментах числа Рейнольдса были относительно небольшими. Однако в последние годы благодаря усовершенствованию экспериментальной техники удалось провести ряд измерений спектров турбулентности при больших Re, при которых уже определенно следует ожидать локальной изотропии турбулентных потоков. Полученные при этом результаты оказались подтверждающими теоретические представления о локальной изотропии развитой турбулентности. Так, например, одновременные измерения спектров вертикальной и горизонтальной компонент скорости ветра на 70-метровой метеорологической вышке, выполненные в Институте физики атмосферы АН СССР, привели к значениям отношения одномерных спектральных плотностей г( ) и Ei(k), удовлетворительно согласующимся с предсказаниями, вытекающими из предположения о локальной изотропии (см. ниже стр. 428). Хорошо согласуются с этими предсказаниями и значения отношений структурных функций D (г) и D i (г), построенных по данным измерений пульсаций скорости в морском проливе, выполненных Данном (1965). Напомним также про результаты Кистлера и Вребаловича (1966), о которых упоминалось в сноске на стр. 418. Наконец, специальное внимание проверке локальной изотропии было уделено в работах М. Гибсона (1962, 1963). измерившего с помощью малоинерционного термоанемометра одномерные спектры продольной и поперечной компонент скорости и E ik) в осесимметричной воздушной турбулентной струе с числом Рейнольдса Ud — b- 10 , где d — начальный диаметр струи, U — скорость на оси струи на расстоянии 50d от ее начала (см. рие. 61а). Измеренные в опытах Гибсона спектр внергии Bi(fe) и спектр диссипации энергии t Ei k) почти не перекрывались, так что здесь следовало ожидать не только локальной [c.420]

Временные спектры поля скорости могут быть или определены численно (по записям пульсаций скорости или с помощью применения преобразований Фурье к эмпирическим временным структурным функциям), или же найдены непосредственно с помощью пропускания электрических сигналов, пропорциональных пульсациям скорости, через фильтры спектрального анализатора. Обширная программа таких непосредственных измерений временных спектров поля скорости атмосферной турбулентности была выполнена, в частности, в Институте физики атмосферы АН СССР. В этих измерениях датчиками служили акустические анемометры, описанные в п. 8.3 части 1 полученные с анемометров сигналы пропускались через 30 полосовых фильтров (с шириной полосы по пол-октавы) спектрального анализатора, описанного в работе Бовшеверова, Гурвича, Татарского и Цванга (1969). Программа измерений ьключала измерения в приземном слое воздуха (на высоте 1 и 4 м над степью) спектров пульсаций вертикальной компоненты скорости w (Гурвич (1960а, б 1962)) и горизонтальной компоненты скорости (по направлению среднего ветра) и (Зубков-ский (1962)), многочисленные измерения спектров w на разных высотах (вплоть до 3—4 км) с борта самолета (Зубковский (1963), [c.425]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...