Файл: Бызова, Н. Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 23.10.2024

Просмотров: 106

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

который, согласно (3.16), в приземном слое при безразличной стратификации зависит только от z.

Отметим некоторые особенности изменения турбулентных ха­ рактеристик с высотой в переходные сроки суток (табл. 3.33). Профили, соответствующие классу 4, вечером и утром имеют одинаковый характер и похожи на дневные профили этого клас-

Рис. 3.21. Зависимость

продольного масштаба диффузии xLxи

сноса дс^г

 

от высоты:

 

 

 

а — по Иванову (1971),

2— £•=—6, 3—£——24, 4—L=—135,

5 — £ =35;

номера

кривых

приближенно соответствуют классам устойчивости ПТ); б

— при определении

класса

устойчивости по ПТ (Вызова и др., 1972); номера кривых соответствуют классам

устой­

чивости ПТ и обозначениям табл. 3.33.

 

 

 

са с несколько более низкими значениями всех величин. При за­ метном же термическом влиянии (классы 2, 3 и 5), напротив, ут­ ренние и .вечерние профили непохожи на дневные и отражают типичное для этих случаев расслоение. Вечером характерно' за­ тухание турбулентности, очень заметное на нижних уровнях и более слабое — на верхних. Утром на верхних уровнях сохраня­ ются значения, типичные для устойчивой стратификации, а на нижних сказывается развитие неустойчивости.

Результаты измерений пульсаций поперечной составляющей скорости или пульсаций направления ветра менее полны (Вызо­

ва, Осипов, 1967). На рис. 3.22 представлены профили

Y<^№~>,

где 0 — пульсации направления ветра, полученные по

несколь-

1ПП

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.33

 

Скорость

ветра,

энергия продольной компоненты пульсации,

диссипация при разной устойчивости

 

 

 

 

 

Группа

профилей и соответствующий ей класс устойчивости

 

 

 

 

Z м

1

 

2ш

2

26

2'

3

 

5

6

•)ув

2,3в

3,5у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U м/с

 

 

 

 

 

8

0,7

0,1

1,6

3,2

1,5

3,3

4,7

2,4

1,6

2,5

1,2

2,1

50

1;6

0,2

2,2

4,9

2,1

4,5

7,4

4,4

4,0

4,4

2,3

4,6

100

1,4

0,2

2,4

5,4

2,2

4,9

9,5

6,7

4,5

6,4

3,1

8,5

200

1,7

0,3

3,1

7,0

2,8

5,6

12,2

8,0

9,1

8,1

3,8

10,9

 

 

 

 

 

 

и2х

>м»/с*

 

 

 

 

 

73

0,76

0,034

0,69

1,76

0,61

1,48

0,97

0,34

0,05

0,38

0,16

1,48

121

0,59

0,067

0,59

1,55

0,52

1,19

0,98

0,49

0,08

0,23

0,10

1,08

169

0,92

0,070

0,61

1,74

0,53

1,09

0,95

0,19

0,02

0,20

0,15

0,67

217

 

0,067

0,71

1,92

0,62

1,24

1,00

0,20

0,02

0,20

0,19

0,23

 

 

 

 

 

 

£

СМ2/СЗ

 

 

 

 

 

73

63

 

1,0

27

89

23

78

49

4,8

0,055

11,0

2,0

21

121

49

2,7

19

50

16

39

40

4,0

0,035

3,6

1,3

8,6

169

57

2,0

19

38

18

41

33

0,15

0,025

2,9

0,9

3,9

217

(45)

 

1,5

22

 

16

45

30

0,22

0,015

2,9

1,7

0,52

 

 

 

 

 

 

 

/

 

 

 

 

 

 

73

0,58

0,62

0,35

0,26

0,37

0,25

0,12

0,108

0,051

0,11

0,14

0,19

121

0,51

0,50

0,32

0,22

0,33

0,22

0,10

0,100

0,057

0,07

0,10

0,12

169

0,60

0,40

0,28

0,20

0,30

0,20

0,10

0,057

0,020

0,06

0,11

0,08

217

 

0,35

0,28

0,20

0,28

0,20

0,08

0,055

0,017

0,05

0,11

0,04

 

П р и м е ч а н и е .

2ш — класс 2,

очень

слабый ветер;

26—класс

2, умеренный

ветер;

21 — все

профили

класса 2,

э кроме 2ш .и 2в; у — устро, в — вечер.

ким летним .и зимним сериям. Продолжительность реализации составляла 2—4 ч, время осреднения (связанное с особенностя­ ми аппаратуры) — 30 с. Значения интенсивности поперечной со­ ставляющей

_

V<b*>U(z)

(3.26)

 

 

также приведенные на рис. 3.22, практически не меняются с вы­ сотой, не считая самого нижнего уровня, где могла сказаться

ZM

200

Рис. 3.22. Зависимость

У<02> и / у

(зачерненные сим­

волы)

от высоты:

 

/ — по зимним измерениям;

2, 3, — по летним

измерениям

'инерционность аппаратуры. Аналогичное свойство отмечалось и для пульсаций продольной компоненты.

Соотношение между интенсивностью поперечной и продольной компонент скорости ветра (коэффициент горизонтальной анизо­

тропии)

при

сопоставлении

результатов

измерения

дымовых

струй и

пульсаций скорости

ветра

(Вызова

и

др.,

1970)

на вы­

соте 100 м при слабой устойчивости и безразличной

стратифика­

ции оказалось в среднем равным

0,7. Согласно

Лам ли и Панов-

•скэму (1964)

оно составляет

около 0,75. Этими

значениями мож­

но пользоваться для приближенной оценки поперечных характе­ ристик диффузии через продольные.

Зависимость rLy на высоте около 100 м от градиента темпе­ ратуры в слое 73—'12:1 м (Вызова и др., 1970) представлена на

рис. 3.23. Часть точек этого

рисунка получена

непосредственно

по результатам опытов с дымовыми

струями (см. гл. 4), другая

часть — с помощью формулы

(1.35)

по данным

измерений про­

дольных пульсаций скорости ветра в предположении, что средне­

квадратичная поперечная

пульсация

составляет

0,7

продольной.

1уС

117 1 -Г-

 

1 1

1 1 1 1 11

 

| 1 1 1 11

 

 

 

 

 

в 1

 

 

-

 

•

°

2

 

 

 

•

 

 

 

 

 

 

 

 

103

-

—

•/ /

• >

 

 

 

о

 

 

•

 

 

 

 

~/

•

 

 

 

 

•

\

 

 

 

 

 

 

-

/

/~

О

"Ъ

10г -10°

о

1 ]

I I 1 1 1 1 1

1 1

 

10°

W

 

1

UZ

град/100м

 

У на высоте 100 м от градиента темпера-

туры:

/ — по данным опытов с дымовыми струями, 2 — по измерениям в фикси­

рованно]! точке

Интересной особенностью рис. 3.23 является максимум xLy при слабой устойчивости, связанный с тем, что турбулентная энергия горизонтальной составляющей при увеличении устойчивости пада­ ет медленнее, чем диссипация.

3.2.4. Характеристики диффузии в моделях

пограничного

слоя атмосферы

 

В пограничном слое атмосферы, масштаб которого определя­ ется .выражением (3.5), для коэффициента турбулентной вяз­ кости в вертикальном направлении имеем

 

,2V2

 

(3.27)

k{z)

= -

 

где £ = г/Л. 'С другой стороны, k(z)

можно

определить с помощью

выражения (1.35).

Приравнивая

(3.27)

и (1.35) при условии

(3.18) и (3.23), получим

 

 

 

 

 

( 3 - 2 8 )

•На рис. 3:24 приведены теоретические и экспериментальные результаты оценок <pft(|) для безразличной стратификации. От-

метим, что на высотах порядка 0,1£ расхождение между разными теоретическими оценками довольно .велико, а при £ > 0 , 3 оно до­ стигает порядка. Это различие не очень заметно для тех задач, где требуются интегральные характеристики пограничного слоя

% |

,

,

,

.

Рис. 3.24. Безразмерные профили коэффициента вертикального турбулентного обмена в пограничном слое атмосферы при безразличной стратификации по Зилитинкевичу («), по Блэкэдеру (1962) (б), разные варианты схемы ЮдинаШвеца (Вызова, 1964) (в). Рез}'льтаты измерений:

/, 2 — на BMM в Обнинске по (3.28) в разных вариантах; 3 — по Елисееву (1968); 4 •-

обобщенные результаты измерении над Балтийским морем (Знлитинкевнч, 1970)

атмосферы или даже профили скорости ветра, но для задач, где требуются локальные значения k\z), оно вносит существенную неопределенность.

Результатов измерений, пригодных для экспериментальных оценок (ff t i(i|), в литературе очень немного. Кривые 4 .взяты из книги С. С: Зилитинкевича (1970). В. С. Елисеев (1968) получал

k{z) по вертикальным распределениям концентраций в дымовом факеле предприятий на расстоянии 1—3 км от трубы на высоте около 200 м, одновременные измерения k-{e) на уровне 1 м по методу Будыко позволили оценить о.,.. Остальные данные полу-

 

Рис. 3.25. То же, что рис. 3.24, лри устойчивой и не­

 

устойчивой стратификации по Зилитинкевичу при

 

р,=—100,

—10,

10,

100

соответственно З ь

32 , 33 , 34 ;

 

по

 

приближенным

соотношениям

Чаликова, те же

р,

 

Ч\,

Чъ Чз, 4i,

по

результатам

измерений

Пономаре­

 

вой

(1968)\ — умеренная

неустойчивость (Я=.1), слабая

 

неустойчивость

(Я=Е),

Елисеева '(1968), инверсия — Е

чены с

помощью

соотношения (3.28) .в

предположении, что

< [ « г >

и,

следовательно,

fz

(£) не меняются с высотой в пре­

делах

слоя

измерений;

были

использованы

профили

диссипации

Смотрите также файлы