Cтраница 4
Макротурбулентность черпает энергию из крупномасштабных неоднородностей притока тепла к атмосфере от подстилающей поверхности, а затрачивает энергию гл. Неустойчивая стратификация воздуха служит для микротурбулеитности источником энергии а устойчивая стратификация - стоком; в первом случае турбулентность оказывается весьма интенсивной, во втором, наоборот, слабой. [46]
Значение / 0 составляет 0 1 - 1 м и зависит от степени устойчивости атмосферы. При неустойчивой стратификации / 0 0 5 - 1 м, при устойчивой стратификации / 0 уменьшается. [47]
![]() |
Эмпирические профили средней скорости ветра в приземном слое при различных термических стратификациях. [48] |
Торнвейта и Кейзера ( 1943)) обнаруживает закономерные отклонения от простой линейной зависимости. При этом при неустойчивой стратификации возрастание и ( г) с ростом In г всегда оказывается более медленным, чем линейное, а при устойчивой стратификации более быстрым. [49]
Значение градиента температуры изменяется в течение суток и по сезонам и зависит от радиационного баланса подстилающей поверхности. При наличии ветра движение в случае неустойчивой стратификации будет также неустойчивым; в случае устойчивой стратификации характер вертикального конвективного движения определяется значением числа Ричардсона. [50]
![]() |
Ламинарный режим работы термосифона с разомкнутым контуром1. [51] |
Цилиндрические термосифоны с замкнутым контуром ( рис. 14.6.2) используются во многих технических приложениях, где необходимо обеспечить изоляцию или герметизацию объекта, например при охлаждении турбинных лопаток или с целью сохранения вечной мерзлоты под различного рода сооружениями в полярных районах. Таким образом, в средней по высоте зоне полости возникает неустойчивая стратификация. В верхней половине цилиндра жидкость около стенок опускается, а вблизи вертикальной оси поднимается кверху. В нижней половине цилиндра она, наоборот, поднимается вдоль стенок и опускается вниз вблизи оси. Если движение жидкости достаточно сильное, то направленное вниз течение вблизи стенок верхней половины подпитывает течение вблизи оси в нижней половине, тогда как течение около стенок нижней половины питает течение в окрестности оси для верхней половины цилиндра. [52]
Следует ожидать, что рассматриваемое течение при больших скоростях обнаружит неустойчивость гидродинамического типа, связанную с взаимодействием встречных потоков. В то же время наличие вертикальной разности температур в слоях неустойчивой стратификации ( эта разность пропорциональна А2) может привести к возникновению неустойчивости рэлеевского типа. [53]
Соотношения (8.36) впервые были указаны Прандтлем ( 1932а), а затем, независимо от него, Обуховым ( 1946); они вполне аналогичны выведенным Зельдовичем ( 1937) формулам (6.129) - (6.130) для распределения температуры в конвективных восходящих струях. Из них, в частности, следует, что при неустойчивой стратификации распределение температуры на больших высотах приближается к изотермии; это объясняется наличием очень интенсивного перемешивания ( усиливающегося с высотой за счет появления все более и более крупных турбулентных возмущений, сравнимых по масштабу с расстоянием до поверхности Земли), приводящего к выравниванию температуры. [54]
При умеренно неустойчивой стратификации приземного слоя атмосферы вычисленные значения v составляют лишь около 40 % от измеренных. Этот результат согласуется с представлениями о механизме явления: при неустойчивой стратификации сила, вызывающая оседание облака, должна быть больше, чем при адиабатическом градиенте температуры, так как к весу дисперсной фазы добавляется сила, обусловленная разностью удельных весов воздуха внутри облака и вне его. При инверсии быстрого оседания облака не наблюдалось, что также согласуется с представлениями о механизме явления: сила, обусловленная разностью удельных весов воздуха, в этом случае не ускоряет, а тормозит оседание облака. [55]
Если внутренний лучистый теплообмен является фактором, влияющим на устойчивость, то излучение, падающее извне, может само по себе привести к конвективной неустойчивости. Поглощение плоской световой волны приводит к внутреннему разогреву и может создать неустойчивую стратификацию. При этом возникающие возмущения оказывают обратное влияние на распространение света. [56]
Наблюдались радиальные течения, направленные вовнутрь, и обнаружена неустойчивость течения. Наблюдаемые явления связаны с влиянием краевых эффектов и механизмами термической неустойчивости, характерными для неустойчивой стратификации. При о & можно предполагать, что и для малых дисков существуют устойчивые течения, направленные вовне. [57]
Они порождаются неустойчивостью малого масштаба, вызванной вертикальным сдвигом ветра, когда воздух движется через волновое облако большего масштаба. Они могут возникать в уже существующем тонком слое облаков в нижней тропосфере, когда радиационные потоки создают в нем неустойчивую стратификацию. Переворачивание происходит перпендикулярно к вектору сдвига с типичной длиной волны около 1 км. Реже встречаются неправильные перистообразные валы около фронтов или струйных течений. В случае облачных форм нижнего яруса зависимость от орографических особенностей очевидна, но даже валы перистых облаков на большой высоте могут развиваться на расстоянии 20 - 30 км вниз по течению от отдельных возвышенностей или хребтов. [58]
Любопытной особенностью рис. 9.19 является то, что начиная примерно с Rii5 - 0 4, значение Г снова начинает уменьшаться. Если только этот результат верен, то отсюда следует, что и при возрастании неустойчивости ( но фиксированной высоте), и при возрастании высоты ( но фиксированной неустойчивой стратификации) наступает момент, когда используемая нами теория подобия ( приводящая к закону ] / з) перестает действовать. [59]