Применение прямого инструментального метода дает возможность выявить физические закономерности турбулентного обмена, исследовать структуру турбулентного потока путем изучения статистических свойств пульсаций различных гидрофизических величин, определить надежные связи турбулентных характеристик потока с осредненными характеристиками полей скорости и плотности, что, как уже упоминалось выше, необходимо для замыкания системы осредненных уравнений движения, теплопроводности и диффузии.[ ...]
Вместе с тем надо иметь в виду, что точность метода, основанного на записи пульсаций, зависит от применяемой аппаратуры и времени осреднения. Формулы, описывающие перенос количества движения и тепла, по пульсациям скорости и температуры, учитывают действие турбулентных вихрей всех размеров, существующих в рассматриваемом случае. Между тем при реальных измерениях исследуется лишь некоторый участок из всего спектра турбулентных пульсаций, зависящий как от инерции аппаратуры, так и от периода осреднения. Вопрос же о том, вихри каких размеров переносят максимум энергии в толщах морской воды, еще почти не исследован.[ ...]
Специфическими чертами морской турбулентности являются подвижная, легко деформируемая поверхность, через которую осуществляется термическо-динамическое взаимодействие атмосферы и океана, неоднородное поле плотности, всегда существующее в море, и крайняя нестационарность внешних условий. Эти особенности морской турбулентности очень сильно осложняют лабораторное моделирование, а иногда делают его невозможным. Поэтому исследование закономерностей природных турбулентных потоков приходится проводить непосредственно в природных условиях, где исследователь не избежно сталкивается с одновременным существованием разнородных процессов, влияющих на турбулентный обмен.[ ...]
В Советском Союзе применение прямого инструментального метода исследования турбулентной структуры вод морей и пресноводных водоемов было впервые осуществлено под руководством А. Г. Колесникова в 1954 г. в Морском гидрофизическом институте АН СССР и на кафедре физики моря в Московском университете.[ ...]
Исследование турбулентности естественных водоемов прямым инструментальным методом сопряжено с дистанционной регистрацией элементов, характеризующих поля скорости, температуры и плотности в воде. Иными словами, нужно иметь возможность дистанционно определять временной ход и пространственное распределение средних величин и микропульсаций скорости, температуры и солености в море, располагая чувствительной и малоинерционной аппаратурой либо на корабле, либо на автономном агрегате, поставленном в море.[ ...]
Для регистрации составляющих пульсаций скорости чаще всего применяют различные типы термогидрометров. Их чувствительный элемент состоит из тонких проволок или полупроводников, перегреваемых электрическим током относительно окружающей водной среды. Такой датчик, помещенный в поток, теряет тепло главным образом благодаря вынужденной конвекции. Температура, а следовательно, и омическое сопротивление чувствительного насадка меняются с изменением скорости набегающего потока.[ ...]
При пользовании термогидрометром устанавливается связь между скоростью потока и омическим сопротивлением датчика, нагреваемого током определенной силы, или же температура датчика поддерживается постоянной, а скорость определяется по измерениям тока, необходимого для поддержания такой постоянной температуры.[ ...]
Грант, Стюарт и Му а лье [31] при измерении высокочастотной части спектра пульсаций скорости пользовались термогидрометром с чувствительным элементом в виде платиновой пленки длиной 1 мм и толщиной 4 10”5 мм. Прибор позволял фиксировать пульсации скорости с частотами до 500 гц. Термогидрометр с полупроводниковым точечным датчиком типа МТ-54 для измерения модуля пульсаций скорости описан Н. В. Контобойцевой [32].[ ...]
В аппаратуре, разработанной на кафедре физики моря Московского университета [33] применялась V-образная проволока накала. Чувствительность таких термогидрометров составляла 0,05—0,1 мм/сек на 1 мм шкалы регистрирующего устройства.[ ...]
Для измерения пульсаций температуры пользуются приборами, чувствительными элементами которых служат металлические и полупроводниковые термометры сопротивления [33, 34] и различные типы термобатарей. Чувствительность последних достигает 3,5-10 4 °С/мм шкалы записывающего устройства [35, 36].[ ...]
Рисунки к данной главе:
| Регистрация пульсаций температуры (по А. А. Сперанской) |
 |