3、湍流产生的原因、湍流产生的原因/ /湍流的来源湍流的来源大气湍流的能量来源于机械运动作功和浮力作功两方面。前者是在有风向风速切变时,湍流切应力对空气微团作功。后者是指在不稳定大气中,浮力对垂直运动的空气微团作功,使湍流增强;在稳定大气中,随机上下运动的空气微团要反抗重力作功而失去动能,使湍流减弱。按照能量学的观点,大气湍流的存在和维持有三大类型: ( (1 1)风切变产生的湍流)风切变产生的湍流( (2 2)对流湍流)对流湍流( (3 3)波产生湍流)波产生湍流 9 Nanjing University Of Information Science & Technology 4 4、湍流的基本特征: 、湍流的基本特征: (1)随机性随机性:湍流是非规则的,混乱的、不可预测的; (2)非线性非线性:湍流是高度非线性的。当流动达到某一特定状态, 例如 Reynolds 数或 Richardson 数超过某临界值,流动中的小扰动就会自发地增长,并很快达到一定的扰动幅度; (3)扩散性扩散性:湍流会引起动量、热量及流动中的其他物质快速扩散; (4)涡旋性涡旋性:利用湍流的可视化,例如将几滴颜料注入湍流运动的水中,表明湍流结构可没想成由无数大小不同的湍涡组成,它们分裂、合并、拉长、旋转。最大的湍涡可达到整个湍流层的宽度,小的可到毫米的量级。它们相互叠加在一起,构成湍流的涡旋结构; (5)耗散性耗散性:湍流的能量是由大湍涡向小湍涡传递,最后通过分子粘性耗散成为热能。 10 Nanjing University Of Information Science & Technology 午后观测的风速记录?风速变化的不规则性——湍流饿特性之一; ?湍流并非完全无规律——具备统计上稳定的平均值; ?湍流有一个可度量的和确定的强度——有界性; ?许多风速变化的时间尺度相互叠加而成——湍流谱。
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