Гидродинамика атмосферы

К вариационным принципам газовой динамики и магнитной гидродинамики, а также к полным системам законов сохранения газовой динамики и электромагнитной динамики газа автора привела неосознанная ранее жажда интегрирования и атмосфера научного поиска в Вычислительном центре Академии наук СССР. Эти результаты не требуют ни экспериментальной, ни численной поддержки. [c.5]

Гидродинамика получила широкое применение при изучении атмосферы. Раздел метеорологии, который использует законы гидродинамики при исследовании атмосферы и ее движения, называется динамической метеорологией. [c.10]

Динамика атмосферы (Гидродинамика идеальной жидкости) // Там же. Гл. 7. С. 296-339. [c.336]

Теория гидромеханического воздействия появилась в 1917 г., когда Рэлей, используя общие уравнения гидродинамики, подсчитал, что разрушение сферического пузырька, находящегося в идеальной жидкости, сопровождается местным повышением давления. Максимальная величина давления при этом может достигать нескольких тысяч атмосфер. Последующие теоретические и экспериментальные исследования показали правильность сделанной оценки. Таким образом, ученые, положившие начало теории гидромеханического воздействия, рассматривали давление, возникающее при разрушении кавитационного пузырька, и его непосредственное механическое действие на ограждающую поток поверхность как основные причины кавитационной эрозии. [c.27]

Объектами другой категории задач являются пыль, дым и туман 120]. Здесь частицы меньше по размеру и взвешены в воздухе. Хотя для аэрозолей и гидрозолей основные законы гидродинамики одинаковы, первые обладают многими специфическими свойствами ввиду чрезвычайно малого размера частиц. Многие проблемы промышленной гигиены связаны с Загрязнением атмосферы дымом, бактериями и т. п. [c.32]

Наиболее трудным моментом в задаче о построении замкнутой системы уравнений гидродинамики и теории излучения является вопрос о нрименении закона Кирхгофа. За отсутствием исследований о характере лучистого равновесия в атмосфере Земли приходится при выводе этой системы исходить из гипотезы о локальном термодинамическом равновесии. [c.292]

Этот сравнительно молодой раздел гидродинамики сейчас интенсивно развивается, и количество работ, ему посвященных, растет из года в год. Внимание исследователей здесь привлекает, с одной стороны, трудность и новизна проблем и, с другой, — то, что многие из этих проблем возникают нз запросов техники сегодняшнего дня —движение судов на подводных крыльях, поиски нового типа тяговой силы, быстро меняющиеся процессы (в том числе взрывы в атмосфере и воде), изучение и использование природных явлений и т. д. и т. п. [c.271]

Полученное решение — неоднозначное, но оно делается таким, если ввести дополнительно требование об апериодическом характере результирующего движения на наветренной стороне горы . Заметим, что такое же требование вводится в родственных задачах гидродинамики . Формула (70) приближенно применима также к случаю политропической атмосферы р р"), необходимо только подставить в нее вместо величину, а Н принять равным высоте соответствующей [c.501]

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]

Уравнение движения (2.1.59), описывая движение среды в целом, не раскрывает, однако, движений отдельных компонентов смеси (электронов, ионов и нейтралов). Сложный многокомпонентный (молекулярный и ионный) состав среды часто важно учитывать только при рассмотрении вопросов химии верхней атмосферы, тогда как для задач динамики достаточна система уравнений одно-(или двух-) жидкостной гидродинамики. Уравнения движения для отдельных нейтральных компонентов смеси в диффузионном приближении Седов, 1984) рассмотрены в разд. 2.3.6. [c.83]

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]

Вопрос о распределении температуры с высотой может быть разрешен при некоторых предположениях относительно солнечного и земного излучения и поглощающей способности атмосферы. Возможны две существенно различные гипотезы с одной стороны, можно предположить, что атмосфера находится в покое и рассматривать так называемое лз истое равновесие атмосферы, с другой, можно допустить наличие атмосферного движения и рассматривать наряду с уравнениями гидродинамики уравнение приведенной энергии. [c.81]

Постановка и решение вопроса об устойчивости атмосферы в вертикальном направлении, изложенные в предыдущем параграфе, не могут считаться достаточно строгими с точки зрения аналитической механики. Самое понятие об устойчивости равновесия атмосферы имеет в указанной выше метеорологической постановке вопроса совершенно иной характер по сравнению с общепринятым представлением устойчивости равновесия . Кроме того, метод вывода критерия адиабатического устойчивого равновесия с точки зрения гидродинамики не может считаться безукоризненным. Вследствие этого представилось бы весьма желательным строго рассмотреть вопрос об устойчивости атмосферы в вертикальном направлении. Я, однако, в настоящей работе, оставляя указанный вопрос в стороне, разберу влияние другого обстоятельства, сопровождающего движение в атмосфере и не принимаемого обычно во внимание. [c.106]

Пам остается рассмотреть случай равновесия атмосферы в предположении, что все величины, ее характеризующие, зависят только от и высоты 2. Уравнения гидродинамики в этом частном случае будут иметь вид [c.134]

Ряд соображений показывает, что величина горизонтальной составляющей вихрей в атмосфере значительно больше их вертикальной составляющей. Представляется небесполезным указать, что к такому же результату приводит рассмотрение уравнений гидродинамики, управляющих движениями атмосферы. На движение атмосферной частицы влияют, как известно, следующие четыре обстоятельства [c.141]

Чпсленный алгоритм решения системы уравнений гидродинамики атмосферы. — Изв. АН СССР, Физика атмосферы и океана, т. 1, Л 9, с. 893—896. [c.51]

Увеличение скорости фильтрования вызывает возрастание потери напора воды в фильтре. Поэтому максимальная скорость фильтрования, даже кратковременно, ограничивается располагаемым напором поступающей на фильтр воды. Это обстоятельство следует учитывать при проведении операций по регенерации или при спуске его водяной подушки, когда располагаемый напор ограничен, а выход воды из фильтра сообщается с атмосферой. В этих условиях в толще загрузки, где располагаемый напор будет полностью израсходован, давление воды станет ниже атмосферного, т.е. возникнет разрежение, при котором начнется выделение растворенного в воде воздуха. Во избежение появления в слое ионита пузырьков воздуха, нарушающих нормальную гидродинамику фильтра, что ведет к снижению рабочей емкости ионита, необходимо избегать чрезмерно больших скоростей фильтрования при проведении этих операций. Это легко контролировать по вытеканию воды из пробоотборного крана при достижении предельно допустимой скорости вытекание воды из этого крана прекращается и может даже появиться подсасывание воздуха внутрь фильтра. [c.107]

В метеорологии были выведены ур-няя Вуссиыеска, описывающие движения несжимаемой жидкости в поле тяжести и сил Кориолиса и используемые в океанологии и физике атмосферы. Ур-ния магнитной гидродинамики описывают движение проводящей жидкости в магн. поле и применяются в астрофизике и физике плазмы. [c.315]

Структура У. в. У. в., рассматриваемая в гидродинамике как разрыв, в действительности представляет собой переходный слой конечной протяжённости, к-рую называют ш и р и -н о й У. в. В нём происходят необратимые процессы перехода вещества из нач. состояния перед У. в. в конечное состояние за ней. В плотных газах ширина У. в. обычно пренебрежимо мала по сравнению с характерными размерами областей не-прерьшного течения по обе стороны У. в. Но в разреженных газах нередки случаи, когда это не так. Напр., на больших высотах в атмосфере У, в., движущаяся перед сверхзвуковым летательным аппаратом, может иметь ширину, сравнимую с рассгоянием от начала переходного слоя до поверхности аппарата. Это необходимо учитывать при расчетах аэродинамики и температурного режима на поверхности. [c.208]

Все это привело к появлению во всем мире большого числа крупных научных коллективов, занимающихся исследованиями теплоос ена и смежных вопросов массоос ена и гидродинамики. Сейчас в ряде стран мира существуют специализированные журналы по тепло-и массообмену (в том числе и международные) и появляется большое количество публикаций, охватывающих вопросы теплообмена во всех областях не только техники, но и наук о земле (океанология, физика атмосферы, климатология, геология) и биохимических наук. В связи с обострением вопроса о взаимодействии человека и определяющей средой за последние годы резко возрос масштаб исследований тепло-и массообмена в этой области. [c.3]

Химическая кинетика сталеплавильных процессов тесно связана с а.эро-и гидродинамикой расплавленной металлической ванны, шлакового слоя и газовой атмосферы печи. Например, в мартеновской печи перемешивание металла пузырями СО значительно увеличивает массоперенос, ускоряет процессы окисления углерода, удаление газов и неметаллических включений. Подача кислорода при продувке металла в конвертере увеличивает поверхность контакта, ускоряет транспортировку (массопере-ясс) реагирующих веществ, способствует перемешиванию металла и шлака и, следовательно, ускоряет про-дессы окисления примесей. [c.102]

По сравнению со 2-м изданием справочника в разд. 1 внесены существенные изменения. Помимо данных об энергетических паровых котлах в него включены сведения о водогрейных котлах и кот-лах-утилизаторах газотурбинных установок. Представлены материалы по токсичным продуктам сжигания топлива и внутритопочным способам снижения их выбросов в атмосферу. Тепловой расчет котлов изложен в соответствии с новой редакцией нормативного метода. Значительно изменен параграф, посвященный гидродинамике пароводяного тракта котла. Параграф Методы получения чистого пара заменен параграфом Конструктивные мероприятия по организации водного режима , отражающим новейшие подходы к определению распределения примесей. Эти подходы ос- [c.7]

В отличие от молекулярной теории газов, в теории турбулентности приходится говорить об условных группах частиц, охваченных одним, общим для них, движением, я об условных скоростях возмущений этих групп, возмущающих основной видимый поток. Теории турбулентности Прандтля и Тэйлора, исходящие из одних и тех же представлений Рейнольдса о природе турбулентности, расходятся в развитии этих представлений. Следуя идеям Максвелла, и Прандтль, и Тэйлор вводят в рассмотрение величину, аналогичную длине среднего свободного пробега молекулы, — длину пути перемешивания. В этой величине заложено различие в протекании и понимании явлений молекулярной вязкости в газах и турбулентности Б жидкостях. Теория турбулентности Рейнольдса излагается помимо его статей [30] во всех руководствах гидродинамики [16, 8, 7]. Турбулентностью в атмосфере занимаются в метеорологии. Методами усреднения метеорологических величин и уравнений гидродинамики, описывающих метеорологические явления, занимался крупный советский метеоролог А. Фридман [15]. Методами оореднения гидродина.мических величин и уравнений гидродинамики в настоящее время занимаются академики А. Н. Колмогоров [17], Л. Д. Ландау [181 и А. М. Обухов [19]. [c.223]

А.А. Фридман. О вертикальных течениях в атмосфере (Журнал Физико-математического общества при Иермском гос. ун-те, 1919. Вып. 2). В статье критикуется общепринятый в метеорологии подход к определению устойчивости эавновесия атмосферы в вертикальном направлении, и автор противопоставляет этому подходу свой метод, в котором вертикальный температурный градиент, регулирующий вертикальные течения в атмосфере, выводится из уравнений гидродинамики ). [c.146]

Потенциал связан не только с состоянием диффузного слоя и толщиной ионной атмосферы Ли, но и с гидродинамикой электр окинетических явлений, которыми он определяется. [c.133]

Во второй половине XIX в. появилось учение о вихреном двин<с-нии жидкости, создателем которого справедливо считают Гельмгольца, указавшего в 1858 г. основные свойства вихрей в идеальной жидкости. Само понятие вихря и его интерпретация, как угловой скорости вращения жидкого элемента в целом, были даны раньше Коши в 1815 г. и Стоксом в 1847 г. возможность движения без потенциала скоростей была указана Эйлером еще в 1775 г. Теория вихрей имеет обширную литературу, в которой тесно переплетаются вопросы гидродинамики с аналогиями в области электричества и магнетизма. Магнитные линии вокруг электрического проводника эквивалентны линиям тока вокруг вихревой нити (теорема Био — Савара служит основой как для расчета движения жидкости вокруг вихревых линий, так и для расчета магнитного поля вокруг электрического тока). Теория вихрей сыграла большую роль в развитии динамики атмосферы, теории крыла самолета, теории пропеллера и корабельного винта и др. Об этих приложениях, получивших особенное развитие в работах русских ученых (Н. Е. Жуковского — по вихревой теории винта и А. А. Фридмана — по вихрям в атмосфере), будет упомяпуто в следующем параграфе. [c.26]

При моделировании структуры, динамики и энергетики верхней атмосферы часто используются одномерные осредненные уравнения гидродинамики многокомпонентной смеси, учитывающие разнообразные процессы тепло- и массопереноса, радиационного обмена и химической кинетики Маров и Колесниченко, [c.44]

Полная система гидродинамических уравнений смеси для верхней атмосферы. Выпишем здесь (для удобства ссылок) полную систему уравнений многокомпонентной гидродинамики в форме, пригодной для решения задач геофизики и планетной аэрономии, связанных с определением структуры, динамики и теплового режима течений смеси в области средней и верхней атмосферы планеты (Маров, Колесниченко, 1987) [c.81]

Наконец, кратко остановимся на основных критериях применимости уравнений гидродинамики смеси для описания средней и верхней атмосферы. Как известно, континуальные гидродинамические уравнения пригодны и дают физически осмысленные результаты лишь в том случае, когда локальные макроскопические свойства газа заметно не меняются на расстояниях порядка длины свободного пробега молекул / (Ферцигер, Капер, 1976), что справедливо, если распределение частиц по скоростям близко к максвелловскому (см., например, [c.84]

Одной из основных задач теоретической геофизики и аэрономии является численный расчет пространственных распределений и временных вариаций скорости, плотности, температуры и концентраций химических компонентов, а также некоторых других термогидродинамических параметров газовой смеси в турбулизованной атмосфере планеты при больших числах Рейнольдса Ке =1/1 / у (где и - характерная скорость течения в атмосфере, Ь - масштаб основных энергонесущих вихрей). Система уравнений многокомпонентной гидродинамики [c.115]

Сделаем еще несколько вводных замечаний относительно отличительных особенностей полуэмпирической теории многокомпонентной турбулентности применительно к планетной атмосфере. Существование градиентов концентраций составляет одно из важнейших свойств химически реагирующих течений, которое обычно не рассматривалось классическими моделями турбулентности с постоянной плотностью. Градиенты плотности, температуры и концентраций, возникающие из-за локального тепловыделения в химических реакциях, могут сильно изменить поле гидродинамической скорости жидкости посредством процессов турбулентного тепло- и массопереноса. Тем самым химическая кинетика реализует обратную связь с гидродинамикой. В случае турбулизованной смеси, в дополнение к пульсациям скорости, имеют место пульсации массовой плотности, температуры и концентраций отдельных компонентов. Очевидно, так как система осредненных уравнений многокомпонентной гидродинамики (3.2.4)-(3.2.8) содержит одноточечные парные корреляции, включающие указанные пульсации, то для ее замыкания необходимо привлекать к рассмотрению большое число дополнительных эволюционных (прогностических) уравнений переноса для вторых моментов. В этих уравнениях высшие моменты могут быть аппроксимированы градиентными соотношениями, написанными по аналогии с теми, которые используются в моделях нереагирующей турбулентности для течений с постоянной плотностью. Развиваемый в этой главе подход не является, таким образом, принципиально новым, а содержит изложение с единой точки зрения идей, используемых в феноменологических теориях турбулентности однородных жидкостей применительно к специфике сжимаемых многокомпонентных смесей. [c.169]

Обратимся к результатам моделирования структуры и энергетики верхней атмосферы Земли в области высот 70-400 км, полученным с использованием одномерных уравнений гидродинамики смеси Маров, Колесниченко, 1987). Модель содержит аккуратное описание процессов тепло- и массопереноса в термосфере (области положительного температурного градиента выше уровня мезо-наузы) на основе использования соотношений Стефана-Максвелла для многокомпонентной молекулярной диффузии, термодинамический вывод которых дан в 2.3, и реологических соотношений для потоков турбулентной диффузии и тепла, полученных в 3.3. [c.237]

Результаты расчетов состава атмосферы. Одномерные уравнения гидродинамики (6.2.1)-(6.2.6) с различными источниками и стоками энергии, подробно проанализированными в работах Гордиец и др., 1979, 1982) и в монографии Маров, Колесниченко, 1987), служащие для описания совместного поведения температуры и концентраций компонентов в нижней термосфере, решались численно методом установления. Представленные здесь результаты расчетов относятся к положению Солнца, соответствующему 15 ч местного времени [c.255]

Рассмотрим бароклинную неустойчивость на примере квазигидростатических течений в атмосфере, используя для их описания уравнения гидродинамики в изобарических координатах (в которых ось х направлена на восток, ось у — на север, а в качестве вертикальной координаты используется давление р). При этом будем считать эти течения также квазигеострофическими в том смысле, что в них перепады давления приблизительно уравновешиваются силой Кориолиса, [c.88]

Упрощения уравнений гидродинамики в задачах динамической метеорологии основываются на результатах статистической обработки фактических наземных и аэрологических данных об атмосфере. Порядок величин, встречающихся в атмосферных движениях, часто является предметом исследований метеорологов. Укажем в этом отношении, например, на старую совместную работу А. А. Фридмана и норвежского метеоролога Т. Гессельберга (1914). Основанные на современных данных представления о порядке метеорологических величин описаны в книге М. И. Юдина (1963). [c.562]

В другом слое, находящимся над ним, уже нет горизонтальных течений, и в этом слое вследствие течений из нижнего слоя атмосферы имеет место граничная вертикальная скорость. Я рассматриваю именно этот второй атмосферйый слой, считая нижнюю его границу за поверхность, где имеют место граничные условия должно заметить, что нижний слой в атмосфере, вероятно, измеряется несколькими метрами. С точки зрения гидродинамики указанные соображения относительно граничных условий можно устранить, рассматривая явление в безграничной жидкости. [c.107]

Предварительно, однако, выведем обш ую формулу, связываюш ую температурный градиент с вертикальными течениями и с притоком энергии. Направим, как было указано ранее, ось z вертикально вверх, оси х и у проведем в горизонтальной плоскости, начало координат выберем на земной поверхности. Пусть и, V, ю — составляющие скоростей в атмосфере по выбранным координатным осям, ускорение силы тяжести g= 9,81) при этих обозначениях три уравнения гидродинамики, уравнения неразрывности, состояния газа и притока тепла напишутся следующим образом [c.113]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...