相似理論ppt課件(2)-展示頁(yè)
2025-05-08 02:43本頁(yè)面
【正文】 不隨高度而變 ， 湍流層的厚度是多少 ? ? ?22 )()( vuzgRvvvb ?????????,)(, ** ????? uzuzugv ?? 將 Rc= ， 求得 z=。 其中 ， 當(dāng) Rf=1時(shí) ， 機(jī)械產(chǎn)生率平衡浮力消耗；而 Rf?1， 機(jī)械產(chǎn)生率大于浮力消耗 。 為使問(wèn)題簡(jiǎn)化 ， 忽略湍流能量方程其它項(xiàng)的作用 ， 把這兩項(xiàng)的比值稱為通量理查孫數(shù) 。 * ??zu **?? ?? zuuu0*zuN ?* ??zu0* lnzzuu?? 各種下墊面的 z0 、 u*和 N的值 對(duì)數(shù)律的應(yīng)用 （ 1） 由一個(gè)高度的實(shí)測(cè)風(fēng)速 求另一個(gè)高度的風(fēng)速 （ 2） 計(jì)算粗糙度 （ 3） 計(jì)算摩擦速度 （ 4） 求湍流切應(yīng)力 ， 空氣密度 ? 可由狀態(tài)方程求得 （ 5） 求動(dòng)量交換系數(shù) 地面的種類 z0（ cm） u*（ cm/s） N（ cm2/s） 很光滑 （ 泥面 、冰 ） 16 草地 ， 草高 1厘米 26 坡地 ， 10厘米稀草 36 26 u lnz lnz0 zuzuzzulK m *222 ?? ???????二 、 溫度 、 濕度廓線：對(duì)數(shù)律 三 、 推廣到非中性情況：冪次律 mzzuu )(11?非中性層結(jié)大氣 必須考慮熱力作用對(duì)湍流結(jié)果的影響 。 （ 2）空氣動(dòng)力學(xué)粗糙流：凹凸的厚度超過(guò)粘性副層，形成湍流，以湍流粘性為主。 在林冠頂部以上 ， 風(fēng)廓線是對(duì)數(shù)增長(zhǎng)的 ， 中性條件下有 有效高度 =實(shí)際高度 +z0 – d’=實(shí)際高度 – d d’積雪厚度； d零點(diǎn)位移長(zhǎng)度 ， 可用試探法確定 ?????????LsSshz *0 0* lnzdzuu ???**界面的兩種流動(dòng)狀態(tài) 取決于固體邊界的幾何特征（流體的物理性質(zhì) z0）和動(dòng)力學(xué)特征（湍流情況 ?/u*）。 z0的求解方法：兩個(gè)或兩個(gè)高度以上的風(fēng)測(cè)量結(jié)果，即可求解 z0和 u*。 z0確定后，就不隨風(fēng)速、穩(wěn)定度或應(yīng)力而改變。其典型值見(jiàn)表 。 Prandtl假設(shè)： 由 K理論： 將 和 代入得 zuKuwm ??????? ????????? ????????? ??? zuzzulK m 222 ? 2*uwu ????zuzu?*???zl ?? 積分 ， 1） 設(shè) z = z0時(shí) ， u=0,則 若 z = z1 , u = u1； z = z2 , u = u2, 顯然 2） 設(shè) z =0, u =0, 則 即 ， 在 z可與 z0 比擬的薄層內(nèi) ,考慮 z0對(duì) 的影響 ， 00* lnzzzuu ???0* lnzzuu??020121lnlnzzzzuu??? ? zdzudu ? *dzzzudu)( 0*???)zz( 0?? ?ll地面粗糙度 z0 (roughness length)，風(fēng)速為零的高度。 smuVug/~ 0*0* ???si n20*2*2*gcfVhuuzu ?????????? s i n%)20~%10(s i n0*0*20*20*20*2*fuVufVuuuuhggc ???第三節(jié) 中性近地層風(fēng)溫廓線 一 、 風(fēng)廓線：對(duì)數(shù)律 中性層結(jié) ， 位溫不隨高度變化；空氣微團(tuán)按絕熱過(guò)程運(yùn)動(dòng)；垂直向湍流熱通量為零 。則運(yùn)動(dòng)方程 ?s in13 gfVzuu ??????注意到邊界層內(nèi)氣壓梯度力可以用地轉(zhuǎn)風(fēng)來(lái)代替： 為地面風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)的夾角 即 上式說(shuō)明在邊界層內(nèi) ， 湍流鉛直通量隨高度是遞減的 。常通量層。 大氣雷諾數(shù)很大，邊界層 106108。 3) 當(dāng)雷諾數(shù)進(jìn)一步增大時(shí)，應(yīng)力又隨雷諾數(shù)而減少，但與導(dǎo)管粗糙度無(wú)關(guān)。在低雷諾數(shù)（層流）時(shí)，應(yīng)力不依賴于相對(duì)粗糙度。 0330322211zDUzU ???? ?????? ??? ?????由實(shí)驗(yàn)結(jié)果得知 1) 應(yīng)力隨雷諾數(shù)的增加而減少，直到臨界雷諾數(shù)達(dá)到2100左右為止。 fed UD )()()( ?? ?ihg UDz )()()(0 ??DzUDU 03221 ?????? ????8） 也可以從上面的組合中重新選擇得到新的組合 ， 如： 把 ?1看成是與曳力系數(shù) CD完全相同的定義，而 ?2正好是雷諾數(shù) Re=?UD/?的倒數(shù)， ?3稱為相對(duì)粗糙度。 d=1， e=1， f=1， 以及 g=1， h=1； i=0。 cba UD )()()( ?? ? 6) 求解 a， b， c等的冪 ， 得到量綱相容方程 。 還有其它組合 ， 如 ?、 ?、 D等 ， 但 z0、 D、 U和 ?、 ?、 U為無(wú)效組 合 。 4) 在下列限制條件下 ， 選擇部分原變量構(gòu)成 “ 關(guān)鍵變量 ” 。,(),(2121212121mnmamaanaaagaaaaaafm?????????????
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