Файл: Бызова, Н. Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 105
Скачиваний: 0
К определяются вертикальной координатой z и динамической скоростью и.,., в то время как пространственные масштабы XL И i'i — только вертикальной координатой. Коэффициенты турбу лентной диффузии в вертикальном и в горизонтальном направ лении линейно растут с .высотой, так же как и временной масш таб диффузии. "Масштаб сноса xL растет с высотой несколько быстрее.
Для состояний устойчивости, отличных'от безразличной стра тификации, можно воспользоваться соотношениями теории подо бия Монина — Обухова (Монин, Яглом, 1965) и получить анало гичные выражения для характеристик диффузии
хи
^ [ / ( Q - / M / , ( C )
Здесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
% |
oz |
|
J |
|
|
|
|
|
Ш |
= |
— |
А |
( |
3 |
- |
1 |
8 |
) |
безразмерные функции, |
характеризующие |
пульсации |
|
скорости |
|||||
ветра, 5j — некоторая константа, |
£ = z/L. |
|
|
|
|
|
|
||
При стратификации, |
близкой |
к безразличной, |
можно |
восполь |
|||||
зоваться известным линейным приближением в разложении функ ции cp(£). В предельном случае свободной конвекции с помощью
соответствующих соотношений имеем |
|
|
|
^ ~ е - " 3 ? 2 ' 3 , |
(3.19) |
где sq — диссипация |
энергии, связанная с потоком |
тепла. |
Значения входящих |
в формулы (3.16) — (3.18) универсальных |
|
функций и численных констант, полученные по результатам из
мерений профилей скорости ветра |
и пульсационных |
характерис |
||
тик в приземном |
слое атмосферы, |
можно найти в ряде книг Мо- |
||
. нина |
и Яглома |
(1965), Ламли и. Панрвского (1966), |
Зилитинке- |
|
вича |
(1970). Однако пользоваться |
ими для расчетов |
надо очень |
|
осторожно из-за некоторого разброса, который существенно уве- ''личиШется'Цри'вЬ'звёданйи в степень более единицы. Это приво-
дит к неопределенности расчетных результатов, |
в особенности |
|||||
при умеренной и сильной устойчивости. i-Поэто-му |
профили |
харак |
||||
теристик диффузии, приведенные |
на рис. 3.7—ЗЛО и полученные |
|||||
с помощью таких |
безразмерных |
эмпирических |
функций, надо |
|||
считать очень грубыми. Они рассчитывались по формулам |
(3.17) |
|||||
после приведения их к виду |
|
|
|
|
|
|
|
'и = |
— о-, (-,), |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3.20) |
где безразмерные |
функции |
<МС) |
и срЛ7 (С) |
|
|
|
|
|
Л?//(С) С |
были |
приняты |
в виде |
|
|
|
«Р (С) — с |
|
|
|
|
\ |
1 |
1 |
во |
|
От |
40 - |
уу^ |
|
-50 |
- |
|
|
|
|
20 |
|
|
~Jz£^50 |
р |
|
wo |
300 |
e u |
Рис. 3.7. |
Зависимость |
вре |
менного масштаба xLx |
от вы |
|
соты г, рассчитанная по (3.20). Около кривых — значения и.
да- |
1 |
1 |
1 |
-V,(3.21) |
|
|
|
|
By |
||
40 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
20 |
|
|
|
|
|
|
JS? |
50 |
|
1 |
i |
/7 |
|
|
|||
|
|
|
В0%г с |
||
Рис. |
3.8. |
Зависимость |
времен |
||
ного |
масштаба |
xLz |
от |
высоты |
|
г, рассчитанная по (3.20). Око |
|||||
ло |
кривых — значения р. |
||||
87
|
Геострофический |
коэффициент |
трения в зависимости от |
пара |
|||||||||
метра |
устойчивости |
|ii был взят |
по эмпирическим данным |
Бызо |
|||||||||
вой |
и Машковой |
(1965), |
безразмерные |
функции ft (£) и ср(£) — |
|||||||||
по |
Монину и Яглому (1965) |
и Зилитинкевичу (11970). Было |
при |
||||||||||
нято С[=0,6; |
и =0,4; / = Ю- '1 ; Ug=\0 |
м/с; константа S\ считалась |
|||||||||||
равной |
2,7 для неустойчивой |
стратификации и 10 — для устой |
|||||||||||
чивой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.7—3.10 |
дают |
представление |
о порядке .величин t i v , |
||||||||||
xLz' |
|
и |
k'z в |
приземном |
слое атмосферы. Наиболее четко за |
||||||||
висимость |
от стратификации выражена |
для т д v и /<2, |
причем при |
||||||||||
устойчивости т ; г растет |
с высотой |
быстрее, чем при |
неустойчи |
||||||||||
вости; для Kz |
же соотношения |
обратны. |
|
|
мож |
||||||||
Для |
параметров |
диффузии |
в вертикальном направлении |
||||||||||
но использовать также другие соотношения. Считая, что в пер
вом приближении в этом случае коэффициент диффузии |
совпа |
|||||
дает |
с аналогичным |
коэффициентом |
для |
потока тепла |
и |
коли |
чества движения, имеем (Зилитинкевич, 1970) |
|
|
||||
|
|
уд}.. Z |
|
|
|
|
|
|
*(-) = - * - . |
|
(3.22) |
||
|
|
? м |
|
|
|
|
При |
безразличной |
стратификации |
из сопоставления |
(3.16) и |
||
(3.22) |
следует, что между константами Az |
и Ci должно |
быть со |
|||
отношение |
А\ = сг. |
|
|
|
(3.23) |
|
|
|
|
|
|
||
Рассмотрим теперь безразмерный параметр диффузии b (z), определенный выражением (2.39). Для безразличной стратифи кации в приземном слое атмосферы он имеет вид
|
W = |
, / 2 |
• |
|
(3.24) |
|
|
\nz:z0 |
|
|
|
В табл. 3.24 приведены значения <Ь0 |
для z — 2 и г = 8 м (приб |
||||
лизительно высота флюгера) |
при разных |
z0. |
Таблица 3.24 |
||
|
|
|
|
|
|
Значения |
Ь0 в зависимости от шероховатости z0 и высоты |
||||
|
|
измерения |
z |
|
|
|
|
|
см |
|
|
Z м |
0,1 |
2 |
|
8 |
80 |
|
|
||||
8 |
0,018-0,020 0,027-0,031 0,035-0,041 0,070-0,081 |
||||
2 |
0,021—0,024 0,035-0,041 0,050—0,060 |
0,20 |
|||
Таким образом, этот параметр легко оценить, если известна шероховатость местности; при фиксированной высоте измерения и небольшом диапазоне изменений zQ он меняется мало. Для
88
оценки параметра b(z) в стратифицированном приземном слое можно использовать, например, аппроксимацию Чаликова (Зилитинкевич, 1970). Зависимость b/b0 от £ при разных .г/г0, рассчитанная таким способом, приведена на рис. 3.11. Для поль зования этим графиком необходимо знать параметр Б, по кото рому определить L и £. Например, для высоты флюгера (г ^ 8 м) при 20 ='8 см или для высоты 2 м при 20 =i2 см значения L приве дены в табл. 3,25 (L| и L 2 соответственно). Отсюда, использовав табл. 3.21, можно получить соответствие между классами устой
чивости и величиной |
b/bQ (табл. 3.26). |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
7,0 |
|
|
I 1 — 1 — 1 |
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8=В0 |
|
|
|
|
|
0.7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.1 |
|
|
1 |
1 |
|
1 |
1 |
1 |
|
1 |
\ |
\ \ |
1 \ |
|
I |
I |
I |
I |
|
|
O.Of- |
0,02 0,03 0,05 0,07 0,10 |
0,2 |
0,3 |
0,5 0.7 1,0 |
2.0 |
3.0 |
5.0 7.0Щ |
|
|||||||||||
|
Рис. З.И |
Зависимость bjb0 |
от £ = z / L |
в приземном слое при разных |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
£/£о (значения |
около кривых): |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
а — неустойчивая |
стратификация, |
б — устойчивая |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
3.25 |
|
|
|
|
Значения |
bjb0 |
в зависимости |
от |
параметра устойчивости L |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
4 |
10 |
|
20 |
|
50 |
|
100 |
—100 |
—СО |
- 2 0 |
—10 |
- 4 |
|||
Z.J м . |
|
. |
|
1 |
2,5 |
5 |
|
12,5 |
25 |
—25 |
—12.5 |
- 5 |
|
- 2 , 5 |
- 1 |
|
||||
1>11>о |
• |
0,01 |
0,034 |
0,11 |
0,28 |
0,5 |
1,05 |
1,1 |
1,2 |
2,1 |
3,8 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
3.26 |
|
|
|
|
Значения Ь/Ь0 для разной устойчивости на уровне 8 и 2 м |
|
||||||||||||||||
Класс |
устойчивости |
7 |
|
6 |
|
|
5 |
|
4 |
3 |
|
2 |
|
1 |
|
|||||
ЦЬ0 |
(* = |
8 ы) . . . . |
0,010 |
0,01 |
|
0,1 |
|
1,0 |
1,10 |
|
2,0 |
4,0 |
' |
|||||||
bjb0 |
(2 = |
2 ы ) , . . |
.. |
0,10 |
|
0,5 |
|
1,0 |
1,05 |
|
1,1 |
|
2,0 |
|||||||
89