Поиск по сайту:


Движение, вызванное равномерным потоком однородно стратифицированной жидкости над синусоидальным рельефом малой амплитуды. Волнистые линии показывают перемещение изопикнических поверхностей, конфигурации равновесия которых горизонтальны, а прямые линии соединяют гребни и впадины, (а) Для рельефа с малой длиной волны, т. е. с волновым числом & > N/11, где N — частота плавучести, а и — скорость жидкости относительно земли (типичное значение выражения и/Ы для атмосферы равно 1 км). Рисунок выполнен для Ш = 1,25 N. Отметим уменьшение амплитуды с высотой, показывающее, что энергия задерживается около земли. В и Н показывают соответственно положения максимумов и минимумов возмущения давления, т. е. существует всасывание над гребнями. Когда нижняя половина плоскости является жидкостью, это может привести к неустойчивости Кельвина—Гельмгольца, если относительная скорость жидкостей достаточно велика, чтобы всасывание преодолело силу тяжести, (б) Отклик на рельеф с большой длиной волны, т. е. когда к < N/1У (рисунок выполнен для Ш = 0,8Л0- Теперь перемещение изопнкн равномерно с высотой, но волновые гребни движутся вверх по течению с высотой, т. е. фазовые линии наклонены, как показано. Групповая скорость относительно воздуха направлена вдоль этих фазовых линий, но групповая скорость относительно земли направлена под прямым углом, т. е. вниз по течению и вверх. Высокое и низкое давления находятся теперь в узлах, поэтому существует равнодействующая сила на рельеф в направлении потока.

Движение, вызванное равномерным потоком однородно стратифицированной жидкости над синусоидальным рельефом малой амплитуды. Волнистые линии показывают перемещение изопикнических поверхностей, конфигурации равновесия которых горизонтальны, а прямые линии соединяют гребни и впадины, (а) Для рельефа с малой длиной волны, т. е. с волновым числом & > N/11, где N — частота плавучести, а и — скорость жидкости относительно земли (типичное значение выражения и/Ы для атмосферы равно 1 км). Рисунок выполнен для Ш = 1,25 N. Отметим уменьшение амплитуды с высотой, показывающее, что энергия задерживается около земли. В и Н показывают соответственно положения максимумов и минимумов возмущения давления, т. е. существует всасывание над гребнями. Когда нижняя половина плоскости является жидкостью, это может привести к неустойчивости Кельвина—Гельмгольца, если относительная скорость жидкостей достаточно велика, чтобы всасывание преодолело силу тяжести, (б) Отклик на рельеф с большой длиной волны, т. е. когда к < N/1У (рисунок выполнен для Ш = 0,8Л0- Теперь перемещение изопнкн равномерно с высотой, но волновые гребни движутся вверх по течению с высотой, т. е. фазовые линии наклонены, как показано. Групповая скорость относительно воздуха направлена вдоль этих фазовых линий, но групповая скорость относительно земли направлена под прямым углом, т. е. вниз по течению и вверх. Высокое и низкое давления находятся теперь в узлах, поэтому существует равнодействующая сила на рельеф в направлении потока.

Различие между двумя указанными выше типами решения существенно; оно показано на рис. 6.10. Для малых длин волн (ки>Ы), для которых возмущенная энергия задерживается, частицы воздуха на всех уровнях испытывают вертикальные перемещения, подобные рельефу, но с амплитудами, которые уменьшаются с высотой. Решение является равновесным, но при этом отсутствуют приток и отток энергии. Возмущенное давление низко на холмах и высоко в ложбинах, поэтому нет суммарной горизонтальной силы между атмосферой и подстилающей поверхностью. Для очень малых длин волн (ки Л^) влияние стратификации мало, и решение совпадает с безвихревым течением однородной жидкости.

Скачать страницу

[Выходные данные]

Вернуться к оглавлению