海洋湍流公式推导(湍流举例)

江南官网app 2023-04-05 11:49 编辑:jing 294阅读

1. 湍流举例

湍流不息不是成语。

正确成语是:

【成语】: 川流不息

【拼音】: chuān liú bù xī

【解释】: 川:河流。形容行人、车马等象水流一样连续不断。

【出处】: 南朝·梁·周兴嗣《千字文》:“川流不息,渊澄取映。”

【举例造句】: 两个丫头,川流不息的在家前屋后的走,叫的太太一片声响。 ★清·吴敬梓《儒林外史》第二十七回�

【拼音代码】: clbx

【近义词】: 络绎不绝、接踵而至

【反义词】: 水泄不通

【歇后语】: 长江的水

【灯谜】: 嘉陵江水滔滔

【用法】: 作谓语、定语、状语;形容人、车等往来很多。

2. 湍流现象

大气湍流是大气中的一种重要运动形式,它的存在使大气中的动量、热量、水气和污染物的垂直和水平交换作用明显增强,远大于分子运动的交换强度。大气湍流的存在同时对光波、声波和电磁波在大气中的传播产生一定的干扰作用。

在大气运动过程中,在其平均风速和风向上叠加的各种尺度的无规则涨落。 这种现象同时在温度、湿度以及其他要素上表现出来。大气湍流最常发生的3个区域是:

① 大气底层的边界层内。

②对流云的云体内部。

③大气对流层上部的西风急流区内。

大气湍流的条件

大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件:其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变;热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定度,其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件,在风速切变较强时,上层气温略高于下层,仍可能存在较弱的大气湍流。理论研究认为,大气湍流运动是由各种尺度的涡旋连续分布叠加而成。其中大尺度涡旋的能量来自平均运动的动量和浮力对流的能量;中间尺度的涡旋能量,则保持着从上一级大涡旋往下一级小涡旋传送能量的关系;在涡旋尺度更小的范围里,能量的损耗起到了主要的作用,因而湍流涡旋具有一定的最小尺度。在大气边界层内,可观测分析到最大尺度涡旋约为 1千米到数百米;而最小尺度约为1毫米。

3. 湍流的主要特征

雷诺数(Reynolds number)一种可用来表征流体流动情况的无量纲数,以Re表示,Re=ρvr/η,其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数,r为一特征线度。例如流体流过圆形管道,则r为管道半径。

利用雷诺数可区分流体的流动是层流或湍流,也可用来确定物体在流体中流动所受到的阻力。例如,对于小球在流体中的流动,当Re比“1”小得多时,其阻力f=6πrηv(称为斯托克斯公式),当Re比“1”大得多时,f′=0.2πr2v2而与η无关。

4. 湍流的原理

流体流动时产生摩擦阻力的原因:流动阻力(flowresistance)所有黏性流体在运动时,与产生相对运动的物体间都有动量传递。即产生阻碍流动的反作用力。称为曳力,又称摩擦阻力。对于管流,摩擦力主要发生在管壁,沿径向的流体的速度不同,流体间也会产生摩擦阻力。除了摩擦阻力外,压差阻力也是一类流动阻力,它是在流动方向上存在不同的压力而发生的。在流动通道上若存在局部障碍物(如阀门、管件)或截面积突然扩大与收缩,引起流速的变化,流体的动能转化为静压,产生了压差,即使以后恢复到原来的流速,但在流速变化时会产生涡流,故而增大了阻力。这类压差阻力工程上又称为局部阻力。流体流动阻力:流体在管路系统中的流动可以分为在均匀直管中的流动,产生以表面摩擦为主的沿程阻力;在各种管件象阀门、弯管、设备进出口等中的流动,由于流道变向、截面积变化、流道分叉汇合等产生以逆压差或涡流为主的局部阻力。流动边界的物体对流动流体的作用力。它与流体流动的方向相反,由动量传递而产生。流动阻力是粘性流体中动量传递研究的基本问题之一。流动阻力的反作用力,即流体对物体的作用力,称为曳力(drag)。对于管流,流动阻力通常用流体的压力降表示,此压力降造成的机械能(压能)降低不能再恢复,亦即部分机械能遭受损失,通称阻力损失。对于绕流,更多地注意曳力。只要来流即物体上游流体速度均匀,流体绕过静止物体的流动,与物体在静止流体中的运动是等同的。因此,工程上常在流动流体中置入静止的模型,以模拟物体在静止流体中的运动。1506年,意大利科学家达·芬奇首先提出物体在流体中运动会受到阻力的观点,此后I.牛顿等著名科学家都曾作有关研究,然而直到边界层理论产生之后,才认识到流动阻力的实质。产生阻力的原因,早期只考虑物体前部的形状,后来发现物体后部的形状才是量重要的。物体后部发生的边界层分离,对流动阻力起决定性的影响。种类 分为摩擦阻力和压差阻力。摩擦阻力是物体表面剪切力产生的流动阻力,其方向与流体运动方向相反。压差阻力则是垂直于物体表面的压力产生的对流体流动的阻力,其方向也与流体运动方向相反。两种阻力常同时存在。以流体绕过某物体的流动为例,两种阻力的相对大小取决于下列三个因素:

①物体的形状,如果物体是球那样的钝体,边界层分离较早,压差阻力是主要的。对于流线型物体,边界层不分离或分离较迟,则压差阻力较小,摩擦阻力是主要的。

②由物体特征长度决定的雷诺数的大小,雷诺数决定边界层中的流动状态。湍流边界层摩擦阻力较大,但因分离推迟,往往压差阻力较小;层流则相反,摩擦阻力较小,而压差阻力较大。

③物体表面的粗糙度,粗糙表面的摩擦阻力较大,但粗糙表面可促进边界层湍化,使分离推迟,从而减小压差阻力。阻力计算 绕流时阻力F的计算式为:式中Cd为阻力系数;u为来流速度;A为物体在垂直于运动方向上的投影面积;ρ为流体密度。阻力系数Cd的大小取决于物体形状和雷诺数。如液体绕流圆球时的阻力系数Cd与Re的关系曲线(见绕流)。

5. 湍流的缺点

Ku波段的优点有:

1、接收天线的口径较小,这是因为Ku波段的波长短,在口面效率和增益相同的条件下,Ku波段使用的天线口径可以是C波段天线口径的1/3,天线方面的成本就低了。

2、Ku波段的地面场强较高,由于Ku波段转发器的功率比C波段转发器功率大得多,其等效全向辐射功率就大。

3、可用频带较宽,C波段的频率范围是3.7-4.2MHz,带宽是500MHz。而Ku波段的带宽达800MHz,可利用性高。

4、由于频率高,各种电波对它的干扰较小。

当然,Ku波段卫星广播也有不足之处,这就是雨衰对它的影响较大,当电波穿过地球大气层中降雨的区域时,雨水对电波会产生吸收和散射,造成衰减。雨水越大,衰减越大,当雨衰达到20db时,就会暂时性的中断卫星广播,这种情况不多。

X波段是指频率在8-12 GHz的无线电波波段,在电磁波谱中属于微波。而在某些场合中,X波段的频率范围则为7-11.2 GHz。通俗而言,X波段中的X即英语中的“extended”,表示“扩展的”调幅广播。

由于X波段雷达产生的波长较小,因此它们使用小型天线。这种天线可以很容易地安装在较小的船上,因此X波段雷达可用于船舶应用。

由于波长较小,X波段雷达更灵敏,可以探测到更小的粒子。气象X波段雷达用于研究云的发展,因为他们可以检测微小的水粒子,也用于检测雪等轻微的降水。X波段雷达也很容易衰减,因此它们仅用于非常短距离的天气观测

大多数主要飞机都配备了X波段雷达来拾取湍流和其他天气现象

6. 简要叙述湍流的特点

1、水力光滑区:Re较小,沿程阻力系数λ=f(Re)

2、过渡区:在光滑区与粗糙区之间存在过渡区,沿程阻力系数与粗糙度及Re都有关

3、粗糙区(阻力平方区):Re很高时,沿程阻力系数Re无关,只是粗糙度的函数.此时沿程阻力与流速的平方成正比,所以又叫阻力平方区.

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