X Код для використання на сайті:
Ширина px

Скопіюйте цей код і вставте його на свій сайт

X Для завантаження презентації, скористайтесь соціальною кнопкою для рекомендації сервісу SvitPPT Завантажити собі цю презентацію

Презентація на тему:
МЕТОД ВИХРОВОЇ КОВАРІАЦІЇ

Завантажити презентацію

МЕТОД ВИХРОВОЇ КОВАРІАЦІЇ

Завантажити презентацію

Презентація по слайдам:

Слайд 1

Ю. Посудін. Моніторинг довкілля з основами метрології Лекція 5 МЕТОД ВИХРОВОЇ КОВАРІАЦІЇ Yuriy Posudin Environmental Monitoring with Fundamentals of Metrology Lecture 5 EDDY COVARIANCE

Слайд 2

Турбулентність Турбулентність – це явище, що спостерігається в течії рідин або газів, та яке полягає в утворенні в цих течіях численних вихрів різних розмірів, внаслідок чого такі характеристики як швидкість, температура, тиск, густина зазнають хаотичних флуктуацій та відповідних нерегулярних змін у просторі та часі.

Слайд 3

Турбулентність Завдяки великій інтенсивності турбулентного перемішування відбувається підвищена здатність течії до перенесення кількості руху, теплоти, маси (частинок).

Слайд 4

Число Рейнольдса Перехід від ламінарної течії до турбулентної визначається числом Рейнольдса: ламінарна течія характеризується переважанням сил в’язкості та низькими значеннями числа Рейнольдса; турбулентна течія відбувається при великих значеннях числа Рейнольдса.

Слайд 5

Число Рейнольдса Re = ρυ l/μ ρ – густина рідини; υ – швидкість потоку; l – характерний лінійний розмір (наприклад, діаметр труби); μ – коефіцієнт динамічної в’язкості

Слайд 6

Число Рейнольдса Наприклад, для течії в’язкої нестисливої рідини в циліндричній трубі Re = 2300. Ламінарний процес перенесення води у грунті характеризується значеннями Re

Слайд 7

Ламінарний потік Розглянемо рух повітряного потоку вздовж гладкої поверхні. Якщо режим потоку ламінарний (шари повітря, що рухаються, не перемішуються). Коли повітряний потік рухається над твердою поверхнею, його швидкість збільшується при віддаленні від поверхні, тобто виникає градієнт швидкості

Слайд 8

Ламінарний потік Цей градієнт, який можна вважати у першому наближенні лінійним, виникає за рахунок сил тертя з поверхнею.

Слайд 9

Ламінарний потік Між шарами повітря, які переміщуються паралельно один одному з різними за модулем швидкостями, також виникають сили тертя. З боку шару, що рухається швидше, на шар, що рухається більш повільно, діє прискорююча сила.

Слайд 10

Завдяки градієнту швидкості відбувається перенесення імпульсу mV. mV ΔV

Слайд 11

Перенесення імпульсу Швидкість перенесення імпульсу визначається за виразом: = де – коефіцієнт динамічної в’язкості.

Слайд 12

Граничний шар У земній атмосфері граничний шар являє собою область повітря поблизу поверхні, де відбувається перенесення імпульсу, тепла або вологи до земної поверхні або від неї.

Слайд 13

Граничний шар Турбулентність регулярно відбувається у відносно тонкому шарі атмосфери, який називається граничним шаром. Розміри турбулентного шару коливаються від 100 м уночі та до 4000 м удень.

Слайд 14

Утворення вихрів Турбулентність супроводжується появою флуктуацій або вихрів – потоків повітря, які можуть мати напрямок, протилежний основному потоку.

Слайд 15

Поява флуктуацій або вихрів

Слайд 16

Повітряний потік як сукупність численних кругових вихрів Отже, повітряний потік може бути представлений як горизонтальний потік численних кругових вихрів, які поширюються у тривимірному просторі і мають, таким чином, вертикальну компоненту.

Слайд 17

Потік як добуток флуктуацій Процес перенесення теплоти, маси та імпульсу з одного рівня на другий характеризується потоком відповідної величини, який можна оцінити як добуток флуктуацій температури, горизонтальної компоненти вітру або маси на вертикальну компоненту вітру.

Слайд 18

Метод вихрової коваріації Незважаючи на хаотичний характер повітряного потоку такого типу, його параметри можна оцінити за допомогою методу вихрової коваріації.

Слайд 19

Коваріація Коваріація це статистичне вимірювання кореляції між флуктуаціями двох різних величин. Коваріація визначає ступінь, з яким обидві величини змінюються разом.

Слайд 20

Метод вихрової коваріації Метод вихрової коваріації під час дослідження навколишнього середовища – це метод вимірювання атмосферних потоків імпульсу, відчутної та латентної теплоти, H2O, CO2, що переносяться у граничному атмосферному шарі завдяки турбулентності.

Слайд 21

Метод вихрової коваріації Незважаючи на хаотичний характер повітряного потоку такого типу, його параметри можна оцінити за допомогою методу вихрової коваріації.

Слайд 22

Використання веж Ситуація здається хаотичною, але вертикальний рух імпульсу, теплоти, води тощо в атмосфері можна оцінити за допомогою веж

Слайд 23

ПЕРЕНЕСЕННЯ ІМПУЛЬСУ Розглянемо швидкість вітру з горизонтальною u та вертикальною υ компонентами: де та – компоненти середньої швидкості вітру; δu та δυ - флуктуації компонентів вітру. ( 1 )

Слайд 24

Коваріація Коваріація між двома змінними величинами δu та δυ визначається так: де n є кількість змінних ( 2 )

Слайд 25

Коваріація Підставляючи ( 1 ) у ( 2 ), отримаємо: ( 3 )

Слайд 26

Правила усереднення Рейнольдса

Слайд 27

Потік величини Потік величини означає, скільки цієї величини переноситься через одиницю площі за одиницю часу. Потік залежить від: кількості величини; розмірів площі, через яку переноситься величина; часу перенесення величини.

Слайд 28

Потік вертикального потоку імпульсу Миттєвий вертикальний потік імпульсу визначається так: F(t) =ρu(t)υ(t). Усереднений потік дорівнює: де ρ густина повітря. ( 4 )

Слайд 29

Вертикальний потік імпульсу Отже, вертикальний потік імпульсу являє собою коваріацію між флуктуаціями горизонтальної та вертикальної швидкостей де ρ – густина повітря.

Слайд 30

Якщо вихрові флуктуації направлені донизу (δυ0), оскільки швидкість горизонтального вітру збільшується з висотою.