高等大气物理：第九章 大气湍流扩散ppt课件.ppt

第九章 大气湍流扩散,2,湍流运动与扩散遵循什么规律？,2,K理论：利用平均场表示脉动场相似理论：利用近地面层特征参量表示通用廓线函数统计理论：利用湍流场的统计特征表示扩散特征,欧拉方法拉格朗日方法其它,提出问题,寻找解决方法和思路,得出结论,一、粒子在大气湍流中的运动,1、粒子运动方程,（1）,（2）,2、小粒子的运动受湍流的影响分析,小粒子（r100m）运动主要受stokes阻力,水平运动方程：,（3）,（4）,令,张弛时间，表示惯性与粘滞阻力的相对作用,当很小时，表示粒子惯性小，运动由湍流带动，粒子运动接近湍流运动,（5）,求解方程,（6）,将湍流速度按湍流谱理论展开，代入初始条件,（7）,实际大气中第二项趋于小值,粒子运动速度的振幅与大气分量运动速度振幅之比为,（8）,当L，H1，粒子运动完全被湍流带动,实际大气中，102周/秒，半径r 30m的粒子，均随湍流运动,二、湍流扩散统计理论,1921，taylor提出,思路,o,X,(u),y,1、湍流扩散的拉格朗日描述与特征,若假定流场坐标与平均场一起运动，且湍流平稳,流场运动表示为平均运动脉动运动,（9）,（10）,定义Lagrange相关系数,（11）,分子表示脉动速度的协方差，其大小反映湍涡的平均寿命或尺度 对于寿命超过的大湍涡 ，其中微团经过一定时间，其脉动运动与原来的脉动运动在大小和方向上有较多关系，大量微团相隔时间的脉动速度乘积并平均，数值也比较大；反之，小湍涡的值则较小 当0，RL（）1，在同一湍涡中；当，RL（）0，不同湍涡中，微团脉动速度统计独立,2、Taylor公式及讨论,Taylor公式推导,表示经过时刻以后，粒子对平均位移的偏离，及粒子的扩散特征量,若湍流平稳且均匀各向同性，则位移脉动的均方值可以表示为,（12）,代入Lagrange相关系数,（13）,Taylor公式,（14）,定义湍流扩散系数K,（15）,Taylor公式的意义与局限,表示粒子扩散范围主要决定于湍能大小与拉氏相关系数（湍涡尺度与寿命） 公式是在均匀、定常假设条件下推导出来的，仅适合开阔、平坦、气流稳定的的下垫面,参考文献,蒋维楣等，空气污染气象学教程，气象出版社，1993http:/10.2.29.66:85/Visitnew.asp（维普网）http:/wf.lgdx.mtn/WFRS_Mirror/default.htm（万方数据网）高春香，牙克石地区大气扩散试验分析，METEOROLOGY JOURNAL OF INNER MONGOLIA ，2006（4）刘遵永 陈义珍等，气象与环境学报，基于欧拉观测的大气扩散参数计算方法，2008（2） 姜平 史润选，用平衡气球研究大气扩散规律，环保科技，1994（2）吴建军，照像法探测个旧市火谷都地区大气扩散参数的研究，云锡科技，1995年2期 王佳建 徐洪恩，利用三轴风速仪确定大气扩散参数，北方环境，2001年4期,思考题,查阅文献，了解湍流扩散模拟的新方法与进展；查阅文献，总结回顾湍流三大基本理论的特点及适用性,