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南气院大气环流概论ppt课件-转盘试验简介
软件大小:5.25 MB 软件类型:国产软件
软件语言:简体中文 软件授权:共享软件
软件提交:mofangbao 更新时间:2011-07-07 13:08:57
软件作者: 软件等级:
官方网址:官方网站 程序演示:演示地址
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软件介绍
南气院大气环流概论ppt课件-转盘试验简介
转盘试验是大气环流研究的不同于理论研究、诊断分析和数值模拟的另一类方法,它是在实验室里通过物理实验(流

体力学实验)的方法研究大气环流。因为转盘是此类方法的基本实验设备,故直接称它为转盘试验。与流体力学中理

论流体力学、计算流体力学、实验流体力学的分类相对应,大气环流研究中有理论研究(常包含诊断分析)、数值模

拟、转盘试验的分类。
           本章简单介绍转盘试验装置及最基本的成果,目的在使初学者对它有最初步的了解。为有兴趣于这一方

法,可从所列经典著作入手学习。
§4.1  转盘试验装置
           转盘试验的装置是转盘。转盘有两种基本类型,一是园盘状容器,转轴位于盘心、垂直于盘面;一是以

转轴为中心的圆环状容器(图4.1)。转盘中放入流体(通常都用水)。当实验装置作反时针旋转时,旋转流体的受

力效果近似地球大气。使用圆筒时所获得的相当于某一f数值的科里奥利效应。
           通过对转盘外侧加热(与地球赤道热源相对应)、中心(或内侧)冷却(与地球热的消散区相对应),

就可模拟地球大气低纬加热、中高纬失热效应。
           与试验容器相接触的筒壁附近形成的摩擦边界层效应和流体的内部粘性,虽然与实际大气有相当距离,

但可模拟出“受热所激起、为摩擦所控制的旋转流体运动”的基本特征;一些细节差异对试验目的并无大碍。此外,

还可以通过在容器底部放置障碍物模拟大尺度(如西藏高原、落基山脉)地形对大气环流的影响。
...
§4.2  轴对称极赤温差下旋转流体自由运动的模拟
    一,自由运动分类
           Hide(1969)的转盘试验使用如图4.1环状转盘,其极赤温差及转速可控制。流体中出现的自由振动,大体

上可分为轴对称运动和非轴对称运动;非轴对称运动又可分为驻波和不规则运动。
           轴对称运动与纬向气流相对应;在经向垂直剖面(相当于子午面)内成为直接环流,这种运动可称为哈

德莱环流。
           非轴对称运动有规律运动和非规律运动两种。前者为波动运动,后者是乱流运动。规律运动中有基本上

保持波数、波形、振幅不变的情况下持续存在的波和摆动(Vacillation)。从准地砖运动的意义上来说,这种持续

存在的波可称之为广义的Rossby波型(mode)。
           另外,实际大气中还有一部分是不规律运动。
           可以认为,我们在实际大气中所看到的大尺度环流是与图4.2给出的流型相对应的。
...
二、波型摆动
              Hide的惊人的发现是一种他称之为“摆动”(Vacillation)的现象。其中,波在运动坐标系中不是

定常的,而是以一种有规律的周期形式改变它们的形状和运动速度,在完成摆动循环后又回复到它们原来的形态。
                图4.3给出了一个摆动循环的四个位相的自由表面状态:               
                图a,槽有螺旋结构,槽后正北风和槽前西南风配置表示有强大的角动量向北输送。
                图b,这种输送已经改变了方向,而使低纬度西风风速增强,高纬度西风减弱。
                图c,由开放的槽变为闭合的气旋中心,动量向南输送停止了。
                图d,流型又恢复到图a那样了。这一过程与实际大气中纬环流中的高低西风指数振荡现象和本质很

相像。
...
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