大气湍流.doc

大气湍流百度百科
科技名词定义
中文名称:
大气湍流
英文名称:
Atmospheric turbulence
定义:
空气质点呈无规则的或随机变化的运动状态,这种运动服从某种统计规律。
所属学科:
大气科学(一级学科) ;动力气象学(二级学科)
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
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大气湍流
大气湍流是大气中的一种重要运动形式,它的存在使大气中的动量、热量、水气和污染物的垂直和水平交换作用明显增强,远大于分子运动的交换强度。大气湍流的存在同时对光波、声波和电磁波在大气中的传播产生一定的干扰作用。
[编辑本段]简介
流体的运动主要分为层流和湍流,层流属于规则运动,湍流则属于不规则运动。大气湍流是大气中一种不规则的随机运动,湍流每一点上的压强、速度、温度等物理特性等随机涨落。大气湍流
大气湍流
最常发生的3个区域是:大气底层的边界层内,对流云的云体内部,大气对流层上部的西风急流区内。大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件:其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变;热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定性,其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件。大气湍流运动是由各种尺度的旋涡连续分布叠加而成,旋涡尺度大的可达数百米,最小尺度约为1毫米。即使最小的旋涡尺度也比分子大得多,因此湍流运动与分子的无规则运动很有大区别。
大气湍流运动中伴随着能量、动量、物质的传递和交换,传递速度远远大于层流,因此湍流中的扩散、剪切应力和能量传递也大得多。所以,大气湍流对飞行器的飞行性能、结构载荷、飞行安全的影响很大。飞机在大气湍流中飞行时会产生颠簸,影响乘员的舒适程度,还会造成飞机的疲劳损伤。因湍流引发的飞行事故时有发生,但通过现代技术可以有效避开强湍流或尽量降低危害程度。飞行人员应积极利用气象预报等资料,避开湍流航线;旅客要养成全程系好安全带的均风速和风向上叠加的各种尺度的无规则涨落。这种现象同时在温度、湿度以及其他要素上表现出来。
[编辑本段]区域
①大气底层的边界层内。
大气湍流
②对流云的云体内部。③大气对流层上部的西风急流区内。
[编辑本段]条件
大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件:其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变;热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定度,其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件,在风速切变较强时,上层气温略高于下层,仍可能存在较弱的大气湍流。理论研究认为,大
大气湍流
气湍流运动是由各种尺度的涡旋连续分布叠加而成。其中大尺度涡旋的能量来自平均运动的动量和浮力对流的能量;中间尺度的涡旋能量,则保持着从上一级大涡旋往下一级小涡旋传送能量的关系;在涡旋尺度更小的范围里,能量的损耗起到了主要的作用,因而湍流涡旋具有一定的最小尺度。在大气边界层内,可观测分析到最大尺度涡旋约为 1千米到数百米;而最小尺度约为1毫米。
[编辑本段]简史
对湍流的研究已有近百年的历史,1839年,。1883年,。在理论研究方面,1895年雷诺曾把瞬时风速分解为平均风速和叠加在上面的湍流脉动速度两部分,得到湍流运动方程组(雷诺方程)