Коэффициент турбулентностиХотите узнать, чем вызван турбулентный характер движения воздуха? Сейчас я вам все поведаю, а также расскажу про коэффициент турбулентности.

Опыты показали: турбулентное движение возникает тогда, когда вязкости жидкости уже недостаточно для подавления возмущений скоростей в отдельных местах, возникших по причине разного рода неоднородности скорости, неровности стенок (подстилающей поверхности) и др.

Установлено, что мгновенные значения скорости ветра каждый раз различны как по величине, так и по направлению. В этом суть порывистости ветра. Если движение полностью турбулентно, то осредненная (турбулентная) скорость равна нулю, т. е. движения происходят равномерно в разных направлениях.

ТурбулентностьВ настоящее время имеется теория, позволяющая описать различные свойства турбулентного движения. Она построена на основе кинетической теории газов. Каждый отдельный вихрь определяется теплом, движением, удельной влажностью и различными содержащимися в нем примесями. При этом решается задача передачи этих физических свойств от одного слоя атмосферы к другому. Эта теория названа кинетической теорией турбулентности.

Анализ турбулентного движения показал, что атмосферный газ характеризуется турбулентной вязкостью. Напомним, что имеется молекулярная вязкость, которая проявляется при ламинарном движении в результате неупорядоченного теплового движения отдельных молекул.

Если характер движения является турбулентным, то внутреннее трение в газе происходит благодаря более эффективному взаимодействию между частицами среды, вызванному турбулентным характером движения — турбулентной вязкостью.

Атмосфера ЗемлиВзаимодействие между отдельными частицами благодаря действию турбулентности намного эффективнее (в 10−100 тыс. раз), чем при ламинарном потоке. Турбулентность влияет не только на вязкость газа, но и на другие его свойства, зависящие от взаимодействия частиц: теплопроводность, а также температуропроводность.

Для расчета этого влияния используется так называемый коэффициент турбулентности. Это величина непостоянная, а зависящая от скорости потока, его расстояния до обтекаемого им твердого тела, градиентов температуры, скорости ветра и т.п.

Турбулентное движениеКоэффициент турбулентности характеризует интенсивность переноса различных частиц потока в данном направлении в результате действия турбулентности. Иногда при этом еще рассматривают и коэффициент турбулентного обмена, выражающий произведение плотности потока на коэффициент его турбулентности.

Коэффициент турбулентности воздушного потока зависит и от удаления от земной поверхности. Чем дальше от нее этот поток, тем выше этот коэффициент. Это справедливо до высоты нескольких метров, после которого он примерно до 50−100 м увеличивается по показательному закону, а затем уже практически с высотой не меняется. Слой атмосферы, в котором коэффициент турбулентности с высотой растет, называется приземным слоем атмосферы.

Турбулентность атмосферыИсключительно важным следствием действия турбулентности в атмосфере Земли (до турбопаузы) является перемешивание атмосферного газа. Можно уверенно сказать, что если бы по каким-либо причинам в атмосфере не проявлялась турбулентность, вся физика атмосферы выглядела бы совсем иначе, метеорология имела бы в принципе другой характер и, вообще, последствия этого даже трудно представить.

Благодаря горизонтальному и вертикальному перемешиванию атмосфера сохраняет постоянным свой состав до высоты турбопаузы (выше перемешивание не эффективно и атмосферный состав зависит от высоты). Перемешивание переносит в атмосфере любые примеси (пыль, влага и др.), которые влияют на образование облаков и, следовательно, количество осадков.

Популярность: 3%

Оставить комментарий