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词条 乱流
类别 中文百科知识
释义

乱流luanliuturbulence

气层内空气块的不规则运动。又名湍流。乱流分热力乱流和动力乱流两种。热力乱流指由于局部地面受热不均匀而形成的不规则小型气流和小型涡旋。动力乱流可由地面粗糙度、上下层空气的风速差等原因引起。实际大气中的乱流常由热力、动力两种原因共同引起。但在地面障碍物多而高、风速大、风速随高度变化大时, 以动力原因为主; 在风速小、地面受热不均匀时, 以热力原因为主。大气中乱流运动的强弱与空气温度、大气垂直稳定度、风随高度的变化率有关。乱流产生后其强度的改变可按L.F.理查森所研究出的理查森数(Ri)判定:

式中 g是重力加速度; T是空气温度; γd是干绝热直减率; γ是垂直温度梯度; △θ╱△z是(环境空气)位温随高度的变化率; △╱△z是水平风的高度变化率。式中, 分子包含乱流的热力因子, 分母包含乱流的动力因子。若以Ric代表Ri的临界值(称临界理查森数),则当RiRic时,乱流减弱。Ric的值小于1, 不同作者求得的Ric值不同(可从1/24变至1/2), 一般取1/11。大气中乱流运动经常存在。近地面层的乱流, 一般是陆地比海面强、山地比平原强、白天比夜里强、夏季比冬季强。对流层中, 乱流易出现在近地面层、摩擦层顶附近、锋面与飑线附近、急流附近。乱流是地面与近地面层间热量、水汽、动量以及其它物理量进行交换的主要方式,它对近地层气候的形成起主要作用。它还影响着空气中CO2等成分的扩散与输送, 从而对作物的生长和发育有影响。

乱流turbulence

又称湍流或紊流。空气块的一种不规则运动。在乱流运动中,各个乱流微团的路径,不是整齐的、平行的,而是极其复杂的、各不相同的弯曲路径;乱流微团的速度分布,也不是稳定的,而是变动、起伏的。在这种复杂的运动中,仍然可以看作一种简单平均运动ū。 这样,每个微团的运动,可以看作是在这个平均运动速度之上叠加了一个乱流的脉动量u′,则某个微团的瞬时速度u=ū+u′。乱流不同于不规则的分子运动,其运动的空间尺度也远比分子运动尺度大。大气中乱流的形成,除了因大气热力层结不稳定外,还与风速切变有密切关系。由前一原因引起的乱流称热力乱流。由于地面温度和气温的差异,使得空气密度随高度的变化引起的乱流称动力乱流。风速切变使空气块受到旋转力矩的作用,而形成大小不等的许多涡旋。在地面粗糙度大,地面障碍物和山地高而多的区域,当风速及其铅直切变较大时,大气中以动力乱流为主。实际上,近地气层中的乱流,常由热力和动力两种原因共同引起,其运动强弱与天气条件、气温、大气热力层结不稳定以及风速随高度的变化率等有密切关系。

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更新时间:2025/9/28 13:56:24