В 1920-х и 1930-х годах благодаря наблюдениям с использованием аэростатов и планеров было проведено довольно мйбго исследований по волнам в горной местности. Высоты, до которых поднимались планеры (11.400 м) в 1930-х годах, воспринимались с удивлением, особенно из-за того, что они достигались с подветренной стороны гор, а не с наветренной (см. [8]). Детальное описание наблюдаемого явления, составленное на основе такой информации, было дано в [417, 418], а в [519] на основе наблюдений с земли приведены подробности относительно ранее упомянутого «ветра Хелма». (Статья была представлена в 1940 г., но не была опубликована в печати в период военного времени по причинам национальной безопасности.) Основные результаты исследований такого рода были Получены в [694, 650, 733], а общее описание явления был© дано в [715].[ ...]
Реакцию потока на обтекание холмов любой формы можно найти с помощью представления рельефа как фурье-суммы синусоидальных волн и подбора соответствующей комбинации решений для синусоидального рельефа, найденных в предыдущем разделе. Выбор колоколообразного гребня горы (8.8.1) удобен для изучения в связи с простой записью преобразования Фурье для этого случая. Ниже приведены основные результаты, полученные в [648] с помощью преобразований Фурье.[ ...]
Характер отклика зависит от ширины возвышенности Ь. С ростом Ь характер отклика изменяется точно так же, как это имеет место для синусоидального рельефа при возрастании горизонтального масштаба Изменение в характере отклика соответствует изменениям времени Ь/и, которое необходимо воздушной частице для пересечения холма, поскольку в системе отсчета, движущейся с потоком, влияние оказывает холм, который движется относительно воздуха со скоростью —V. Если N велико по сравнению с параметром Кориолиса что обычно имеет место, то можно выделить пять режимов обтекания (см. [648] и сводку результатов в табл. 8.1).[ ...]
Амплитуда вертикального отклонения частиц жидкости падает с высотой аналогично тому, как это показано на рис. 6.10, а. В силу условия неразрывности течение является более быстрым над гребнем, где зона потока ограничена, а давление понижено в силу теоремы Бернулли.[ ...]
Соответствующее физическое решение получается, как обычно, взятием действительной части. Вертикальная компонента m волнового вектора получается из дисперсионного соотношения. Когда L сравнима с U/N, влияние вращения обычно мало, и значение пг определяется из соотношения (6.8.6), т. е.[ ...]
Скорость ветра максимальна над гребнем холма, где давление минимально.[ ...]
Таким образом, сила сопротивления равна скорости волнового переноса импульса в вертикальном направлении. Если рельеф задан в виде фурье-суммы синусоидальных волн, т. е.[ ...]
Частный случай колоколообразной горы (8.8.1) был изучен в [704]. Полученное там решение можно выразить через специальные функции [71]; оно изображено в левой части рис. 8.10 и показывает силу сопротивления на единицу длины в виде функции ширины L. Сила сопротивления возрастает с ростом L допредельного значения я/4, соответствующего гидростатическому режиму, рассмотренному выше.[ ...]
Как видно из рис. 8.10, оно совпадает с формулой, получающейся в случае негидростатичности при предельном переходе NL/U оо. После того как вместо h и р будут подставлены их выражения из (8.8.1) и (8.8.19), интегрирование выражения, стоящего в правой части (8.8.20), не будет представлять особого труда (оно получается подстановкой х = L tg 0).[ ...]
На рис. 8.9, в для примера приведено решение [648] с L = = U/ f . Энергия волн (см. разд. 8.7, рис. 8.7) распространяется вверх и вдоль по ветру под углом, который для различных волновых компонент меняется от 0° (для kr1 = U/ f ) до 90° (для k- oo). Таким образом, возмущение потока, изображенное на рисунке, происходит в основном в этом квадранте. Вертикальный масштаб имеет порядок U/N, как и в случаях (И) и (iii), но горизонтальный масштаб теперь значительно больше. Диаграмма начерчена в сильно сжатом горизонтальном масштабе (или, другими словами, в значительно растянутом вертикальном масштабе). Большинство волн выглядят на диаграмме расположенными в створе угла между 60° и 90° к горизонтали, но если ввести поправку, учитывающую искаженность вертикального масштаба, то углы будут в действительности изменяться от 1° до 90° по отношению к горизонтали.[ ...]
Рисунки к данной главе:
Вернуться к оглавлению![Сила ЯГ на единицу длины, обусловленная волновым сопротивлением, оказываемым грядой колоколообразной формы, заданной в виде Л = — ^ш/(1 + (х/1)2). Частота плавучести N и скорость потока и постоянна, а значение параметра Кориолиса / выбрано равным 0,01^. Кривая для Ш/и < < 4 выбрана на основе данных Блюмена [71, рис. 1], а при большей ширине Ь — на основе (8.8.23).](/static/pngsmall/819745600.png)