Стратифицированная атмосфера

Для течений в свободной стратифицированной атмосфере, когда важны силы Архимеда (третье слагаемое в правой части (3.1.38)), все члены уравнения [c.124]

Турбулентный поток тепла в вертикальном направлении. Для стратифицированной атмосферы определяющее соотношение (3.3.15) для вертикальной компоненты турбулентного потока тепла может быть переписано, с учетом уравнения гидростатики (3.3.4), следующим образом [c.154]

Учитывая большие сложности, связанные с трехмерностью, мы, в основном, ограничимся рассмотрением горизонтально однородных турбулентных сдвиговых течений в стратифицированной атмосфере. Если отождествить направление неоднородности с осью х 3 - направлением силы тяжести в задачах с [c.185]

Турбулентный поток тепла. Ниже -105 км нагрев атмосферного газа поглощаемым солнечным излучением и инициируемыми этим поглощением химическими процессами компенсируется турбулентной теплопроводностью. Полный поток тепловой энергии многокомпонентной смеси, переносимый турбулентностью, возникающий благодаря корреляции между пульсациями удельной энтальпии и среднемассовой скорости течения, для стратифицированной атмосферы можно записать в виде ( см. (3.3.15 )) [c.244]

Таким образом, стратифицированная атмосфера или океан устойчивы только тогда, когда относительная скорость уменьшения плотности с высотой —р /ро превосходит Более полное обсуждение этого важного условия устойчивости содержится в разд. 4.3. [c.350]

Может оказаться также полезным, как мы выяснили в разделах 3.3 и 3.8, рассчитать, какое значение должно принимать волновое число нри заданной частоте . Мы покажем (разд. 4.5) что волны, распространяющиеся в стратифицированной атмосфере, сохраняют постоянную частоту со (как и волпы па воде, движущиеся к берегу), а также что в атмосфере, где невозмущенная плотность ро и другие свойства меняются только с вертикальной координатой 2, единственное, что может меняться в зависимости от положения, это т — составляющая волнового вектора по оси г другие составляющие, к и I, подобно со остаются постоянными. В связи с этим нри решении уравнения (51) относительно т интересно посмотреть, как может меняться т в зависимости от Со (г) и N (г) при фиксированных со, к п I. [c.361]

В стратифицированной атмосфере или океане мы используем координаты х, у, z) с вертикальной осью z. Тогда для волн любого типа, свойства которых ие зависят от а и лучи могут быть описаны посредством уравнений [c.391]

Для звуковых волн в стратифицированной атмосфере уравнения (123) при [c.392]

В неоднородных системах, таких, как звуковые волны в стратифицированной атмосфере или воздушном потоке (разд. 4.6), также возможно, чтобы лучи сходились, образуя огибающую , вне которой, согласно лучевой теории, находится зона тишины. Внутренние волны также обычно имеют каустику с двумя системами лучей ниже ее и с отсутствием лучей выше ее это может быть либо огибающая (рис. 80, б), либо геометрическое место точек возврата лучей (рис. 80, а). Во всех этих случаях исцеленный вариант лучевой теории может быть получен из свойств интеграла Эйри, на этот раз из его дифференциальных свойств. [c.466]

Введение во внутренние волпы, подобное настоящей главе, не должно создавать впечатление, что все интересные гравитационные волны в стратифицированных жидкостях имеют длины волн,измеряемые в метрах (или даже миллиметрах), а не в километрах. Конечно, большая часть этой главы посвящена теории лучей и поэтому тем сравнительно коротким волнам, к которым можно применить эту теорию. Даже волны, захваченные в океаническом термо клине (разд. 4.3), имеют только немного большие длины. Однако в этом разделе будут описаны и волны с длинами во много десятков километров, которые благодаря совместному действию акустических и гравитационных волн могут горизонтально переносить на большие расстояния изменения давления в стратифицированной атмосфере Земли. [c.502]

Уравнения (35) и (36) описывают гравитационно-акустические волны в стратифицированной атмосфере. Распространение в гравитационно-акустическом волноводе происходит в виде волн [c.512]

Стратифицированной атмосферы устойчивость 350, 374 Стратифицированный океан 350, 391, 576, 581 Стратосфера 350, 374 [c.594]

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

ТРЕХМЕРНЫЕ СОЛИТОНЫ В МЕЛКОЙ СТРАТИФИЦИРОВАННОЙ АТМОСФЕРЕ [c.121]

Цзю [1970] получил точное решение для волн, движущихся в изотермической стратифицированной атмосфере, которое можно использовать для проверки многих программ расчета атмосферных течений. [c.486]

В монографии дается систематическое изложение современного подхода к инвариантному моделированию развитых турбулентных течений многокомпонентных химически активных газов, применительно к специфике математического моделирования верхних атмосфер планет. Основное внимание уделено проблеме взаимовлияния химической кинетики и турбулентного перемешивания, а также разработке полуэмпирического метода расчета коэффициентов турбулентного обмена в стратифицированных сдвиговых течениях, основанного на использовании эволюционных уравнений переноса для вторых моментов пульсирующих термогидродинамических параметров. Возможности разработанных моделей многокомпонентной турбулентности природных сред продемонстрированы в ряде вычислительных примеров, описывающих процессы кинетики и тепло-массопереноса в верхних атмосферах планет. [c.2]

Наблюдаемые долготно-широтные осцилляции пятен, включая БКП и БТП, напоминают движение верхней части вихря в стабильно стратифицированном сдвиговом потоке. Подобно упорядоченным зональным течениям, их естественно рассматривать с позиций формирования гидрологического цикла в стратифицированной газожидкой среде, с учетом ее химического состава, энергетики и выполнения критерия устойчивости. Понимание всей совокупности гидрометеорологических элементов такой системы, включая взаимосвязь конвективных движений в недрах и атмосферах планет-гигантов со спецификой планетарной циркуляции и турбулентных процессов, наблюдаемых на уровне облаков, при различных соотношениях внутренней и солнечной энергии, является одной из актуальных задач геофизической гидродинамики. [c.40]

Турбулентный перенос вещества в стратифицированной среде. Рассмотрим турбулентный массоперенос в покоящейся газовой среде (когда <УJ >= О, но V 0), находящейся в поле силы тяжести (например, в атмосфере при отсутствии ветра). Как известно из классической гидродинамики, смесь может находится в механическом равновесии, не находясь при этом в диффузионном и тепловом равновесии. Можно показать Ландау, Лифшиц, [c.150]

Имеющиеся экспериментальные данные о характеристиках пульсаций температуры в целом неплохо согласуются с выписанными выше теоретическими формулами, но в одном отношении это согласие все же оказывается заметно менее полным, чем в случае формул, относящихся к пульсациям компонент скорости. Дело в том, что для пульсаций компонент скорости данные измерений и в логарифмических пограничных слоях лабораторных турбулентных течений, и в нейтрально стратифицированном приземном (или приводном) слое атмосферы почти всегда приводят к близким друг к другу результатам, как это и должно быть (по-сколько при нейтральной термической стратификации приземный слой атмосферы также представляет собой логарифмический пограничный слой — об этом см. ниже IV раздел). Однако в случае пульсаций температуры атмосферные измерения обычно приводят к результатам, хорошо согласующимся с выводами теории, но отличающимся от тех, которые получаются в лабораторных экспериментах. Наиболее известным примером здесь являются изме- [c.304]

Гиршфельдер и др., 1961)). Однако асимметрия коэффициентов / дрие согласуется с фундаментальным соотношением взаимности Онзагера в неравновесной термодинамике (см. 2.2), хотя такое согласование имеет принципиальное значение при моделировании процессов тепло- и массопереноса в реальной многоатомной, химически активной смеси атмосферных газов Куртисс, 1968). Между тем, как отмечалось в Гл. 2, для этих целей часто некритично используются результаты, полученные методами кинетической теории одноатомных нереагирующих газов. По этим причинам полезно более подробно рассмотреть процессы диффузионного переноса в стратифицированной атмосфере. Термин диффузионный перенос охватывает здесь явления диффузии, теплопроводности и термодиффузии. [c.236]

Для стратифицированной атмосферы, с учетом уравнения гидростатики дplдz=-pg, формулы (6.1.1) и (6.1.2) могут быть преобразованы к виду [c.238]

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]

Стокса предельная волна 516 Стокслет 413, 414 Стоксовский дрейф 342 Стратифицированная атмосфера 255 373, 391, 402, 512, 567, 568, 572, [c.594]

АТМОСФЕРНАЯ АКУСТИКА — раздел акустики, в к-ром изучаются процессы генерации и распространения звука в реальной ат.мосфере, а также акустич. методы исследования атмосферы. Можно считать, что А. а. возникла в кон. 17 в., когда проводились первые опыты по определению скорости звука в атмосфере, по иодлин-ное развитие она получила в 20 в., после появления электроакустики И электроники. Для атмосферы справедливы все положения теоретич. и эксперим. акустики газовых сред однако атмосфера представляет собой очень сложную, неоднородную, стратифицированную по плотности, скорости движения, темп-ре и составу, сильно турбулизированпую среду, в к-рон возникают специфич, явления. [c.141]

В случае вертикально стратифицированных облаков или облачной атмосферы задача определения потоков значительно усложняется приходится прослеживать траектории фотонов и вычислять поглогцение вдоль этих траекторий. Такие задачи регааются в настоягцее время первые результаты опубликованы в [75. [c.779]

Одномерные эффекты. Волны в атмосфере. Начнем с одномерных задач. Пусть свойства среды изменяются лишь в одном направлении х (стратифицирования среда) и плоская акустическая волш распространяется именно в этом направлении. Сюда могут быть отнесены и задачи о распространении волн в трубках переменного сечения. В этом случае мы избавлены от необходимости строить лучи и можно непосредственно пользоваться формулами (2.2)-(2.4), полагая 1=х. При этом сразу отметим следующий существенный момент. Если при х приведенная переменная X - °о, а величин II остается конечной вместе с и, то, как и в однородной среде, всегда образуется разрыв и волна полностью диссипирует. Однако для неоднородной среды возможно, что подынтегральное выражение в Х [c.87]

Для Марса характерно возникновение упоминавшегося выше термического прилива, а приливные эффекты в плотной атмосфере Венеры, возможно, оказывают также влияние на ее захват в резонансный режим с Землей (см., например, Кузьмин, Маров, 1974)). Источником ВГВ служат различного рода возмущения, связанные с перестройкой метеорологических процессов, обтеканием воздушными потоками горных массивов, ветровыми сдвигами шировыми нестабильностями), разогревом авроральных областей и др. В стратифицированной среде, подобной атмосфере, такие волны обычно распространяются как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении и, например, в возникшем начальном возмущении по вертикали с ростом высоты может преобладать горизонтальная компонента. Выделение тепла при диссипации энергии внутренних гравитационных волн в нижней термосфере оказывается сопоставимой с другими энергетическими источниками, связанными с притоком солнечной радиации на этих высотах (Рис. 1.3.3.). [c.43]

Среди предположений, сделанных при выводе этих формул, весьма существенна гипотеза лагранжевой инвариантности переносимой субстанции. Как было упомянуто выше, для химически активной газовой смеси, стратифицированной в гравитационном поле, указанная гипотеза в общем случае не справедлива, и в соотношения (3.3.19 ), (3.3.3 ) и (3.3.15 ) необходимо вводить поправку, учитывающую влияние неоднородного распределения энтропии (температуры) и состава на эффективность турбулентного перемешивания. Такого рода поправка к турбулентным коэффициентам переноса в многокомпонентной смеси может быть найдена, вообще говоря, при использовании так называемой К-теории многокомпонентной турбулентности (см. разд. 4.3.9.). В однородной стратифицированной среде (например, в хорошо перемешанной нижней атмосфере планеты) этот эффект возникает только из-за имеющихся вертикальных градиентов температуры в отдельных областях пространства, благодаря чему появляются дополнительные силы плавучести архимедовы силы) способствующие, или препятствующие образованию энергии турбулентности (см. 4.2). Для учета этого факта Прандтлем был предложен безразмерный критерий- градиентное число Ричардсона Ш = ( / < Т >)(< Т >,3+ gl <Ср >)/(< >,з) (см. формулу (4.2.32)). Исходя из соображений теории подобия, естественно предположить, что все безразмерные характеристики турбулентного потока являются определенными функциями числа / I. Для того, чтобы учесть влияние сил плавучести в соотношениях (3.3.20), (3.3.3 ) и (3.3.15 ), можно использовать следующие поправки к масштабу Ь [c.159]

В заключение отметим, что при использовании метода инвариантного моделирования во втором порядке замыкания все же нельзя точно рассчитать течения, в которых осуществляется перенос какой-либо величины в направлении, противоположном ее градиенту Меллор, Ямада, 1974, 1982). Подобное явление имеет, например, место в пограничном слое земной атмосферы, который нейтрально стратифицирован по температуре, в случае развитой конвекции, когда поток тепла направлен вверх против градиента потенциальной температуры. Это приводит к тому, что коэффициент турбулентной теплопроводности в формуле (4.3.67) оказывается отрицательной величиной - эффект отрицательной теплопроводности. Соответственно, адекватная теория противоградиентного переноса может быть развита, по-видимому, только на основе моделей третьего порядка замыкания Лыкосов, 1991). [c.207]

Как уже отмечалось, конкретизация разработанных теоретических подходов к описанию многокомпонентных турбулентных сред проведена применительно к актуальным аэрономическим проблемам и моделированию процессов, в связи с которыми эти подходы получили свое дальнейшее развитие. Детально исследован диффузионный перенос в верхней атмосфере планеты на основе систематического использования обобщенных соотношений Стефана-Максвелла. Рассмотрена диффузионно-фотохимическая модель химического состава и температуры нейтральной атмосферы Земли в области верхней мезосферы - нижней термосферы и дана оценка величины усредненного по времени коэффициента турбулентной диффузии. Разработана методика полуэмпирического моделирования изотропных коэффициентов турбулентного обмена в стратифицированном в поле силы тяжести, многокомпонентном газовом потоке с поперечным сдвигом гидродинамической скорости. Получены универсальные алгебраические выра-л<ения для определения коэффициентов турбулентной вязкости и температуропроводности смеси в вертикальном направлении, зависящие от локальных значений кинетической энергии турбулентных пульсаций, динамических чисел Ричардсона, Колмогорова и турбулентного числа Прандтля, а также от внешнего [c.314]

Работы Колмогорова послужили основой последующего развития теории локальной структуры турбулентности в 40—60-х годах текущего столетия. За этот период была изучена локальная структура не только поля скорости, но и полей концентрации пассивных примесей и температуры (включая случай температурно-стратифицированной тяжелой жидкости, в котором, благодаря появлению архимедовых сил, температуру уже нельзя считать пассивной примесью ), давления и турбулентного ускорения. Полученные сведения нашли приложения к задачам об относительном рассеянии частиц и дроблении капель в турбулентной среде, образовании ветровых волн на поверхности моря, распределении неоднородностей электронной плотности в ионосфере, пульсациях коэффициента преломления в атмосфере и создаваемых ими рассеянии и флюктуациях параметров распространяющихся электромагнитных волн и к ряду других интересных задач. [c.18]

Причина указанных расхождений в значениях статистических характеристик пульсаций температуры в нейтрально стратифицированном приземном слое атмосферы и лабораторных пограничных слоях пока еще точно не установлена. Представляется, однако, очень правдоподобным, что эти расхождения вызываются всегда присутствующей в природе термической неоднородностью почвы (да и морской поверхности, по-видимому, тоже), где более нагретые участки всегда перемежаются с участками с более низкой температурой. В то же время в лабораторных экспериментах стенка обычно имеет строго постоянную температуру, т. е. является термически совершенно однородной. Термическая неоднородность приводит к дополнительному подъему более теплых объемов воздуха и опусканию более холодных, т. е. является источником дополнительных пульсаций температуры, отсутствующих в лабораторных условиях. Напомним, что при нейтральной термической стратификации приземного слоя воздуха (т. е. при изотермии) в принципе пульсации температуры вообще должны бы были отсутствовать (т. е. здесь должны бы выполняться равенства [c.305]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...