Процессы турбулентного переноса

Содержание

1. Процессы турбулентного переноса
2. Основные вопросыМодель теплопроводности Фурье (диффузии Шмидта, вязкости
3. «Шапка» в двух измерениях
4. «Шапка»-основа диффузииГрафики плотности нормально распределенной случайной величины с нулевым средним и СКО=σ=0,5;1;2;4
5. «Шапка» – это автомодельное решение уравнения теплопроводностиВоспоминание
6. Модель теплопроводности ФурьеЭто уравнение теплопроводностиЖан Батист Фурье
7. Отличие деятельного слоя почвы от деятельного слоя
8. Тепловые характеристики Д.С
9. Законы диффузииСформулированы в 1855 Адольфом Фиком по
10. Действие, описываемое уравнением диффузии
11. Закон вязкости НьютонаВязкость жидкости определяется соотношением, которое
12. Характерные числа Pr , ScЭрнст ШмидтВ турбулентной атмосфере Pr=Sc≅0.95, т.е. теплообмен интенсивнее, чем обмен импульсомЛюдвиг Прандтль
13. Турбулентное число Прандтля (С.С. Зилитинкевич)В устойчиво стратифициронной атмосфере перенос тепла во много раз меньше,чем перенос импульса!
14. Уранения диффузии, переноса и разделение на среднее и флуктуацию Здесь к пока молекулярный коэффициент обмена!
15. Структура уравнения турбулентного переноса
16. Пульсации и усреднение Рейнольдса
17. Центральный пункт К-теории – применение градиентной гипотезы
18. ОпределениеКоэффициент пропорциональности между потоком и градиентом субстанции
19. Концепция пути смешения для определения смысла К
20. Иллюстрации к понятию «путь смешения»
21. Какие потоки описываются К-теорией?В таком потоке размеры вихрей различны и нет преобладающих структурных элементов
22. Контрпример: где не достаточно пользоваться К-теорией и
23. Важнейшие применения К-теории в практикеЗадача расчета переноса примесиЗадача о трансформации при адвекцииЗадача о суточном ходе
24. Сведение задачи стационарного переноса вещества к уравнению теплопроводности (диффузии)
25. Образование внутреннего ПСВоздух, имеющий свойства 1, натекает на подстилающую поверхность со свойствами 2
26. Постановка задачи о трансформации воздушной массы
27. Оценка высоты внутреннего пограничного слоя
28. Трансформационный туман
29. Расчет трансформации температуры и влажности при переходе
30. ПоясненияПриведена копия расчетов, проведенных с помощью EXCEL,
31. Представление периодических функций рядами Фурье. (Почему все
32. Задача о суточном ходе температуры
33. Высота теплового пограничного слояЭто максимальная высота проникновения
34. Теперь понимаем законы Фурье для суточного хода температуры почвы
35. Помните: воздействия на свойства деятельного слоя подстилающей поверхности – это главный фактор антропогенного изменения микроклимата!
36. Скачать презентанцию

Основные вопросыМодель теплопроводности Фурье (диффузии Шмидта, вязкости Ньютона)Вид частного периодического решения уравнения теплопроводностиВид решения в виде «шапки» и ступеньки для задачи диффузииПорядок величины к-та температуропроводности почвы и воздухаЧто такое число Прандтля

Главная
Разное
Процессы турбулентного переноса

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Процессы турбулентного переноса
Основы К-теории запомнил –будешь джедаем!

Слайд 2Основные вопросы
Модель теплопроводности Фурье (диффузии Шмидта, вязкости Ньютона)
Вид частного периодического

решения уравнения теплопроводности
Вид решения в виде «шапки» и ступеньки для

задачи диффузии
Порядок величины к-та температуропроводности почвы и воздуха
Что такое число Прандтля (Шмидта)
Правила усреднения Рейнольдса
Центральный пункт К-теории – применение градиентной гипотезы
Что такое коэффициент турбулентности, размерность и порядок величины
Решение задачи о суточном ходе температуры и законы Фурье
Решение задачи о трансформации потока и понятие вторичного пограничного слоя
Причина образования трансформационных туманов

Основные вопросыМодель теплопроводности Фурье (диффузии Шмидта, вязкости Ньютона)Вид частного периодического решения уравнения теплопроводностиВид решения в виде «шапки»

Слайд 3«Шапка» в двух измерениях

Слайд 4«Шапка»-основа диффузии

Графики плотности нормально распределенной случайной величины с нулевым средним

и СКО=σ=0,5;1;2;4

Слайд 5«Шапка» – это автомодельное решение уравнения теплопроводности

Воспоминание о «шапке»: a

2– это дисперсия в нормальном распределения случайной величины

«Шапка» – это автомодельное решение уравнения теплопроводностиВоспоминание о «шапке»: a 2– это дисперсия в нормальном распределения случайной

Слайд 6Модель теплопроводности Фурье
Это уравнение теплопроводности
Жан Батист Фурье

Слайд 7Отличие деятельного слоя почвы от деятельного слоя воды – следствие

разных механизмов теплопроводности?
Почва – это твердое тело и теплопередача идет

за счет молекулярной теплопроводности и капиллярного просачивания вод – это очень медленно!
В воде (и в воздухе) теплообмен происходит при нерегулярном перемещении отдельных объемов среды. Это называется турбулентным теплообменом. Он происходит во много раз быстрей!
Поэтому эффективная теплопроводность воды в водоемах гораздо больше, т.е. прогреваются толстые слои воды, но температура меняется медленнее и с меньшей амплитулой

Отличие деятельного слоя почвы от деятельного слоя воды – следствие разных механизмов теплопроводности?Почва – это твердое тело

Слайд 8Тепловые характеристики Д.С

Слайд 9Законы диффузии
Сформулированы в 1855 Адольфом Фиком по аналогии с уравнением

теплопроводности Фурье.
Первый Ф. з. устанавливает для стационарной диффузии пропорциональность плотности

потока j диффундирующих частиц градиенту их концентрации

Второй Ф. з. описывает нестационарный случай, он следует из первого Ф. з. при учёте изменения концентрации диффундирующих частиц со временем

Адольф Фик

Законы диффузииСформулированы в 1855 Адольфом Фиком по аналогии с уравнением теплопроводности Фурье.Первый Ф. з. устанавливает для стационарной

Слайд 10Действие, описываемое уравнением диффузии

Слайд 11Закон вязкости Ньютона
Вязкость жидкости определяется соотношением, которое экспериментально установил И.Ньютон.

Если пространство между двумя горизонтальными параллельными пластинами заполнено жидкостью и

меньшая верхняя пластина движется с постоянной скоростью, тогда как нижняя остается на месте, то выполняется равенство

µ=1/3<λ> ρ

Согласно молекулярно-кинетической теории

Закон вязкости НьютонаВязкость жидкости определяется соотношением, которое экспериментально установил И.Ньютон. Если пространство между двумя горизонтальными параллельными пластинами

Слайд 12Характерные числа Pr , Sc
Эрнст Шмидт
В турбулентной атмосфере Pr=Sc≅0.95, т.е.

теплообмен интенсивнее, чем обмен импульсом
Людвиг Прандтль

Слайд 13Турбулентное число Прандтля (С.С. Зилитинкевич)
В устойчиво стратифициронной атмосфере перенос тепла

во много раз меньше,чем перенос импульса!

Слайд 14Уранения диффузии, переноса и разделение на среднее и флуктуацию
Здесь

к пока молекулярный коэффициент обмена!

Слайд 15Структура уравнения турбулентного переноса

Слайд 16Пульсации и усреднение Рейнольдса

Слайд 17Центральный пункт К-теории – применение градиентной гипотезы

Слайд 18Определение
Коэффициент пропорциональности между потоком
и градиентом субстанции – Kt –

называется коэффициентом турбулентного обмена субстанцией (импульсом, теплом или концентрацией)

ОпределениеКоэффициент пропорциональности между потоком и градиентом субстанции – Kt – называется коэффициентом турбулентного обмена субстанцией (импульсом, теплом

Слайд 19Концепция пути смешения для определения смысла К

Слайд 20Иллюстрации к понятию «путь смешения»

Слайд 21Какие потоки описываются К-теорией?
В таком потоке размеры вихрей различны и

нет преобладающих структурных элементов

Слайд 22Контрпример: где не достаточно пользоваться К-теорией и концепцией пути смешения
В

этом потоке создаются стуктурные элементы – вторичные циркуляции (крупные вихри),

которые не описываются К-теорией. Их следует описывать явно!

Контрпример: где не достаточно пользоваться К-теорией и концепцией пути смешенияВ этом потоке создаются стуктурные элементы – вторичные

Слайд 23Важнейшие применения К-теории в практике
Задача расчета переноса примеси
Задача о трансформации

при адвекции
Задача о суточном ходе

Слайд 24Сведение задачи стационарного переноса вещества к уравнению теплопроводности (диффузии)

Слайд 25Образование внутреннего ПС
Воздух, имеющий свойства 1, натекает на подстилающую поверхность

со свойствами 2

Слайд 26Постановка задачи о трансформации воздушной массы

Слайд 27Оценка высоты внутреннего пограничного слоя

Слайд 28Трансформационный туман

Слайд 29Расчет трансформации температуры и влажности при переходе воздушной массы с

моря на сушу
Конденсация возникает потому, что парциальное давление насыщения

с понижением температуры падает быстрее, чем уменьшается массовая доля водяного пара при смешении морского воздуха с воздухом суши

Расчет трансформации температуры и влажности при переходе воздушной массы с моря на сушу Конденсация возникает потому, что

Слайд 30Пояснения
Приведена копия расчетов, проведенных с помощью EXCEL, по этим формулам

для случая, когда суша имеет температуру 60С , воздух над

морем имеет температуру 100С, которая падает с высотой и γ=60С/км. Воздух над морем и над сушей не насыщен водяным паром. Влажность воздуха над поверхностью суши χ0 =5.8‰ (это соответствует при температуре почвы 60С относительной влажности 80%), χ1=7.5 ‰(это также соответствует при температуре поверхности воды 100С относительной влажности 80 %). Влажность падает с высотой и . Расчет проведен для значений U= 10 м/с, k= 1 м2/с .

ПоясненияПриведена копия расчетов, проведенных с помощью EXCEL, по этим формулам для случая, когда суша имеет температуру 60С

Слайд 31Представление периодических функций рядами Фурье. (Почему все состоит из синусоид?)
Все метеорологические

переменные периодичны
Любые периодические функции можно представить суммами гармоник (теорема Фурье)
Частное

решение уравнения теплопроводности имеет вид бегущей вглубь почвы тепловой волны
F(t,z)= F0S(z/h) sin(ωt)+
+F0C (z/h)cos(ωt)

Периодические решения уравнения теплопроводности
также можно записать в виде суммы синусоид

Представление периодических функций рядами Фурье. (Почему все состоит из синусоид?)Все метеорологические переменные периодичныЛюбые периодические функции можно представить

Слайд 32Задача о суточном ходе температуры

Слайд 33Высота теплового пограничного слоя
Это максимальная высота проникновения в атмосферу(почву) суточных

(годовых) колебаний
ε задается (обычно около 0.01)

Уметь доказать путем расчета:
Атмосфера

(к=5 м2/с): суточный ход до 1700 м, годовой – 32000 м
Почва (к=1х10-6 м2/с): суточный ход до 076 м, годовой – 15 м

Высота теплового пограничного слояЭто максимальная высота проникновения в атмосферу(почву) суточных (годовых) колебанийε задается (обычно около 0.01) Уметь

Слайд 34Теперь понимаем законы Фурье для суточного хода температуры почвы

Слайд 35Помните: воздействия на свойства деятельного слоя подстилающей поверхности – это

главный фактор антропогенного изменения микроклимата!

Скачать презентацию

Разделы презентаций

Процессы турбулентного переноса

Содержание

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1Процессы турбулентного переносаОсновы К-теории запомнил –будешь джедаем!

Слайд 2Основные вопросыМодель теплопроводности Фурье (диффузии Шмидта, вязкости Ньютона)Вид частного периодического

решения уравнения теплопроводностиВид решения в виде «шапки» и ступеньки для

Слайд 3«Шапка» в двух измерениях

Слайд 4«Шапка»-основа диффузииГрафики плотности нормально распределенной случайной величины с нулевым средним

и СКО=σ=0,5;1;2;4

Слайд 5«Шапка» – это автомодельное решение уравнения теплопроводностиВоспоминание о «шапке»: a

2– это дисперсия в нормальном распределения случайной величины

Слайд 6Модель теплопроводности ФурьеЭто уравнение теплопроводностиЖан Батист Фурье

Слайд 7Отличие деятельного слоя почвы от деятельного слоя воды – следствие

разных механизмов теплопроводности?Почва – это твердое тело и теплопередача идет

Слайд 8Тепловые характеристики Д.С

Слайд 9Законы диффузииСформулированы в 1855 Адольфом Фиком по аналогии с уравнением

теплопроводности Фурье.Первый Ф. з. устанавливает для стационарной диффузии пропорциональность плотности