Контрольная работа № 2 Задание 5 и 6
.docxЗадание 5
Дайте определение приземного слоя атмосферы. Какова его средняя высота?
Приземный слой атмосферы – нижняя часть пограничного слоя атмосферы (от поверхности земли до высоты от 50 до 250 м в зависимости от шероховатости поверхности, скорости ветра и стратификации), в котором турбулентные потоки количества движения, тепла, водяного пара и коллоидных примесей не зависят от высоты при росте коэффициента турбулентности.
Какие факторы определяют вертикальный турбулентный обмен при равновесном состоянии в приземном слое атмосферы?
Интенсивность турбулентного обмена в приземном слое атмосферы зависит отдинамических и термических факторов. Динамические факторы: шероховатость земной поверхности и изменение скорости ветра с высотой, термические факторы: неравномерное нагревание различных участков земной поверхности и характер вертикального распределения температуры (термическая стратификация атмосферы).
Какие факторы определяют вертикальный турбулентный обмен при неравновесном состоянии в приземном слое атмосферы?
Динамические факторы: шероховатость земной поверхности и изменение скорости ветра с высотой, термические факторы: неравномерное нагревание различных участков земной поверхности и характер вертикального распределения температуры (термическая стратификация атмосферы).
Как изменяется с высотой температура при равновесном состоянии в приземном слое атмосферы?
Температура воздуха в целом в тропосфере уменьшается в среднем на 0,6 °С на каждые 100 м высоты. Однако в нижнем слое (до 100-150 м) распределение температуры может быть различным: она может увеличиваться, оставаться постоянной или уменьшаться.
Как изменяется с высотой коэффициент турбулентности?
Слой атмосферы, в котором коэффициент турбулентности при любых условиях возрастает с высотой, называют приземным слоем. Его высота h изменяется от 10—20 до 200—250 м (наиболее часто 50—100 м). Значения коэффициента турбулентности kh на верхней границе приземного слоя в зависимости от термической устойчивости, скорости ветра и шероховатости земной поверхности колеблются от десятых долей до нескольких десятков м2/с.
В какое время суток летом турбулентный поток тепла направлен от деятельного слоя в атмосферу над морем и над сушей?
Летом в полуденное время над сушей турбулентный поток тепла при одинаковом градиенте температуры примерно в 10000 раз больше молекулярного. В отдельных случаях он может отличаться от молекулярного ещё больше.
При каком распределении температуры в приземном слое формула для определения коэффициента турбулентности методом диффузии может быть не применима?
Коэффициент турбулентной диффузии не может быть скаляром в связи с тем, что в случае равенства производных от содержания по направлениям компоненты газовых потоков по этим направлениям также были бы равны, что в условиях существенно неоднородного и неизотропного турбулентного воздушного потока в выработках невозможно вследствие различия компонент пульсационных скоростей.
Найти коэффициент турбулентности на высоте 10 м, если t=0,00C, z0=2 см, u2,0=3м/с.
Вычислить турбулентный поток тепла методом теплового баланса, если В=0,47 кВт/м2, t=18,20C, e0,5=14,0 гПа, t2,0=17,90C, e2,0=13,6 гПа, Р=0,02 кВт/м2.
Каков физический смысл коэффициента турбулентности? Какова его размерность?
Турбулентность можно рассматривать как совокупность вихрей различного размера, от колмогоровского масштаба до когерентных структур.
Задание 6
Вычислить коэффициент турбулентности на высоте 1 м по методу теплового баланса, станционному и уточненному методам турбулентной диффузии, используя результаты градиентных наблюдений на высотах 0,2; 0,5; 1,0; 2,0 м.
Исходные данные
№ |
R |
P |
t0,2 |
t0,5 |
t1,0 |
e2,0 |
e0,2 |
e0,5 |
e1,0 |
e2,0 |
u0,2 |
u0,5 |
u1,0 |
u2,0 |
1 |
0,55 |
0,08 |
20,6 |
20,4 |
19,9 |
19,8 |
9,4 |
8,9 |
8,4 |
8,0 |
1,7 |
2,3 |
2,5 |
3,0 |
Коэффициент турбулентности:
- по методу теплового баланса
- коэффициент турбулентности в приземном слое атмосферы
,
где V2 и Vi — скорости ветра, измеренные на двух высотах соответственно, а z — тот уровень (в пределах приземного слоя), для которого вычисляют коэффициент турбулентности; X— безразмерный коэффициент, называемый аэродинамической постоянной Кармана; по наблюдениям в аэродинамических трубах x=0,38.
,
где Δ u — разность скоростей ветра на высотах,
Δ t — разность температур воздуха на высотах,
z' — высота, равная 1 м.