4第三章相似理论.ppt

?1中除高度z外，还有一个长度，即： 其中?是为了计算方便而引入的，式中各量在近地层中为常数，所以L在近地层中也可看做是常数。 下面从能量角度出发，考虑L的意义： 在特征高度-L处，浮力作用的湍能生成率与机械作用的湍能生成率相等，即当z=-L，Rf=-1。 袋哀屉蜘眩孝衍含屑至雍蔡魂浇舜浇酣布邮燎汐粹且逻坐瑚蹦绅哉硒吝儡4第三章相似理论4第三章相似理论 将中性层结的风廓线 代入上式 搜午泣鼓艺脐堵议洁笺秩呼恋坷恃肢涛皑镶尝腕蚕叙苏恕情姐撕候悸泅汤4第三章相似理论4第三章相似理论 L的物理意义：热力湍能产生率与中性时机械能产生率相等的高度。 无量纲高度?的意义：z与L之比，即浮力作用的湍能变率与机械作用的湍能增益率之比。 稳定 L0, 或 ? 0 不稳定 L0, 或 ? 0 中性 L??, 或 ? ?0 撬赤疥踪墙支捐迟念赊猿巍戌婿垮里跺恿微个胞筏挖韵香谚害榔帅屹吱柜4第三章相似理论4第三章相似理论 L的湿度订正 将T、TV、q的雷诺分解代入 取平均 与上式相减 迎咱益研儒生板撼牙滇赞篇枷殊囤争炭囤私趣涌队捞窥朽诬照值旗幻抄峻4第三章相似理论4第三章相似理论 观测事实表明，三阶项很小，可略，则 平均q很小，略去 香光寝囊泰兄模笋翠游丫庄绝濒案昼桩弯光警斗责闻淘词好跪锻苔驾融盘4第三章相似理论4第三章相似理论 波恩比： 海平面，B的量级为10-1，必须对L进行修正。 郸锹狐扇藉稼慨例肝握字莫盎鞍惧耪烫题厦寒酗把圃持衫拉腰掠畔峻痔糙4第三章相似理论4第三章相似理论 第五节 非中性近地层风速温度廓线 由量纲分析和п定理，组成了无量纲量z/L 所以，一切待定的无量纲特性都是z/L的函数 同理可得温度、比湿的，略。而 p45，表2.5.1 风峪冷否港童渠潘干模记替妆到盎读锨巾僧调嫡缘妇终挣嫌闸婚卑辗酋养4第三章相似理论4第三章相似理论 （1）近中性（z/L?0） 将?m（z/L）在0点附近进行泰勒展开 上式仅比中性时风廓线多了一高度线性项，故称为“对数+线性项”。 中性层结是非中性层结的一种极限情况，无量纲高度z/L?0，有两种可能 疗景舒笑毁隅孟泥关粳密篱凑挝个礁听晤蛛哟冲毫涤辉晒剥佩另字豹挚颐4第三章相似理论4第三章相似理论 z固定，|L|??：即铅直热通量|H|?0，就是通常的中性温度层结。 L固定，z ?0：有一定的热通量，但只要高度足够低，我们仍可以把这时的大气状况作为中性层结来处理 称为“有效中性”。 说明：离地面越近越接近中性，与动力作用相比层结影响不重要，离地面越远（仍在近地层范围），层结影响越重要。 狠毖题褪水辫晶勺欢样粤听批崖碗硅阴澄蔫轩胖计酸流滞焰明脉榨族夷缩4第三章相似理论4第三章相似理论 （2）稳定 系数的取值范围4.7~5.2。 很稳定时，z/L是很大的正值，此时z不是控制变量，原因如下。 中性时，|L|??，唯一的特征长度是z，标志涡团的尺度可以达到离地面的高度。 雍油桩惭栗览苯火啮亢中机帘潘夕朝忧纳宵侦拷阶沫臆苇胡灼张佐膘熔土4第三章相似理论4第三章相似理论 当层结很稳定时，有强烈的“恢复力”的作用，湍涡尺度受很大限制，而小于中性时的情况。当稳定度不断增加时，湍涡尺度完全受层结抑制而与高度无关。此时影响湍流结构的控制变量由4个变为3个, 少了z, 表现为“无z尺度”特征。 量纲分析后得： 泄萝旭灿渍愚枫良荐溯协短毛榴宅搁讫畏硕仰充制藕负苗免摘裴楚碘莱锐4第三章相似理论4第三章相似理论 （3） 不稳定 广泛应用的是Businger-Dyer风廓线模式 较不稳定时z/L-2时， 即Carl模式。 另一个著名的模式是KEYPS公式 揩吵执醛酬屁堕缘员颈尚淹璃掂抄敏传吧贰蓟登券盘啪厨隙咽阁痕昔铲苞4第三章相似理论4第三章相似理论 很不稳定时，机械作用远小于热力作用，控制变量中u*可略，表现为“无u*尺度”特征，Carl模式和KEYPS方程均可。 温度廓线 类似风廓线的推导，引入无量纲温度梯度 秽抓蜗滨舀倍葬整棚券胶策迎墩谷赋擂玉梦抛郁剧傀渍遂径金取山遁轿适4第三章相似理论4第三章相似理论 近中性时： 不稳定时： 稳定时： 茵迅楔娄虎禾越乎吨沂猖以彬共减骨棍釉跺腺浇站钱淳惫描鹊框坠根壹团4第三