Презентация на тему: Турбулентность и турбулентный обмен в океане

Реклама. Продолжение ниже
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
Турбулентность и турбулентный обмен в океане
1/24
Средняя оценка: 4.8/5 (всего оценок: 32)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (4447 Кб)
Реклама. Продолжение ниже
1

Первый слайд презентации

Турбулентность и турбулентный обмен в океане

Изображение слайда
1/1
2

Слайд 2

Цель курса - изложение в доступной форме основных понятий турбулентности и описание существующих моделей ее исследования и расчета применительно к океану. Важность изучения турбулентности для динамики атмосферы и океана обусловлена ее определяющей ролью в процессах обмена импульсом, энергией, теплом и веществом. Турбулентные вихри обеспечивают дополнительный перенос этих характеристик, который существенно превосходит молекулярный перенос. Описание важнейших геофизических процессов, таких как динамика погоды и климата, формирование первичной продуктивности в океане, транспорт примесей в океане и атмосфере, динамика течений во внешнем жидком ядре Земли просто немыслимо без учета турбулентности.

Изображение слайда
1/1
3

Слайд 3

Основная литература. 1. Монин А.С., Озмидов Р.В. Океанская турбулентность. Л.: Гидрометеоиздат, 1981.- 321 с. 2. Монин А.С. Яглом А.М. Статистическая гидромеханика. Ч 1. М.: Наука, 1965. - 639 с. 3. Озмидов Р.В. Горизонтальная турбулентность и турбулентный обмен в океане. М.: Наука, 1968. – 320 с. 4. Тэрнер Дж. Эффекты плавучести в жидкостях. М.: Мир, 1977. – 431 с. 5. Мамаев О.И. Физическая океанография. Избранные труды. М.: ВНИРО, 2000. -364 с. Дополнительная литература 1. Физика океана. Т. 1. Гидрофизика океана. / Отв. ред. В.М. Каменкович, А.С. Монин. – М.: Наука, 1978. – 455 с. 2. Филлипс.О.М. Динамика верхнего слоя океана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1980. – 319 с. 3. Озмидов Р.В. Диффузия примесей в океане. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 277 с. 4. Китайгородский С.А. Физика взаимодейчтвия атмосферы и океана. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 284 с. 5. Монин А.С., Красицкий В.П. Явления на поверхности океана.- Л.: Гидрометеиздат, 1985. – 375 с.

Изображение слайда
1/1
4

Слайд 4

Как показывают опыты, возможны два режима течения жидкостей и газов: ламинарный и турбулентный. Ламинарным (от лат. lamina – лента, пластинка; laminar - слоистый) называется сложное течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давлений. При ламинарном движении жидкости в прямой трубе постоянного поперечного сечения все линии тока направлены параллельно оси труб, отсутствуют поперечные перемещения жидкости. Однако, ламинарное движение нельзя считать безвихревым, так как в нем хотя и нет видимых вихрей, но одновременно с поступательным движением имеет место упорядоченное вращательное движение отдельных частиц жидкости вокруг своих мгновенных центров с некоторыми угловыми скоростями. Турбулентным (от лат. turbulentus – беспорядочный) называется течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. При турбулентном течении наряду с основным продольным перемещением жидкости происходят поперечные перемещения и вращательное движение отдельных объемов жидкости. Турбулентным потокам свойственно явление чередования ламинарной и турбулентной форм движения, которое именуется перемежаемостью.

Изображение слайда
1/1
5

Слайд 5

«Турбулентностью называется явление, наблюдающееся в очень многих завихренных течениях жидкостей и газов…и заключающееся в том, что термодинамические и гидродинамические характеристики таких течений (вектор скорости, температура, давление, концентрации примесей, плотность среды, скорость звука, электропроводность, показатель преломления и т.п.) испытывают хаотические флуктуации, создаваемые наличием в этих течениях многочисленных вихрей различных размеров, и вследствие этого изменяются в пространстве и с течением времени весьма нерегулярно…» (Монин, Озмидов, 1981). Турбулентность существует практически во всех течениях независимо от того, происходят ли они в естественных условиях или в современных технологических системах. Были затрачены огромные усилия, чтобы понять это очень сложное физическое явление и разработать эмпирические и математические модели для описания и расчета характеристик турбулентных течений. При анализе турбулентных течений методы расчета являются комбинацией аналитических, эмпирических и экспериментальных соотношений и необходимо иметь ясное представление о принятых допущениях и ограничениях методов при использовании их в физических ситуациях. Определение турбулентности

Изображение слайда
1/1
6

Слайд 6

Leonardo da Vinci’s illustration of the swirling flow of turbulence. ( The Royal Collection O 2004, Her Majesty Queen Elizabeth II ) ок. 1500 г. Big whorls have little whorls, That feed of their velocity; Little whorls have lesser whorls, And so on to viscosity. Lewis F. Richardson, 1920

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
7

Слайд 7

Визуализация турбулентности

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже
8

Слайд 8

Турбулентные движения частиц в газе. Высокоскоростная видеосъемка, цвет характеризует скорость движения

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
9

Слайд 9

Временной ряд: зависимость от времени компонент скорости турбулентного течения в некоторой точке. Частота измерений 100 Гц, длительность временного отрезка на рисунке – 4 с. Измерения на глубине 3 м, измерительным комплексом «Сигма-1», 2003 г. Измерения турбулентности

Изображение слайда
1/1
10

Слайд 10

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
11

Слайд 11

Переход от ламинарного режима течения к турбулентному происходит в результате потери устойчивости. Наиболее известный в гидродинамике вид неустойчивости – сдвиговая неустойчивость (неустойчивость тангенциальных разрывов скорости или неустойчивость Кельвина-Гельмгольца ), которая реализуется, когда один слой жидкости “скользит” по другому. Такая ситуация свойственна многим реальным природным течениям. Неустойчивости в данном случае подвержено положение границы между слоями жидкости, которые движутся с различными скоростями. Возникновение турбулентности. Критерий Рейнольдса Режимы течения в экспериментах Осборна Рейнольдса: а – ламинарное течение, б – турбулентное течение, в – турбулентное течение, подсвеченное вспышкой (электрическим разрядом).

Изображение слайда
1/1
12

Слайд 12

Вязкое движение жидкости между двумя плоскопараллельными пластинками ( течение Куэтта ) Закон трения Ньютона Вязкость

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
13

Слайд 13

Соленость ‰ Температура,°С 0 5 10 15 20 25 30 0 17,9 15,2 13,1 11,4 10,1 8,9 8,0 10 18,2 15,4 13,3 11,7 10,3 9,2 8,2 20 18,4 15,7 13,6 11,9 10,5 9,3 8,3 30 18,6 15,9 13,8 12,1 10,7 9,6 8,5 35 18,8 16,1 14,0 12,2 10,8 9,7 8,6 Вязкость морской воды при атмосферном давлении Кинематическая вязкость [ v ] = L 2 Т -1.

Изображение слайда
1/1
14

Слайд 14

Равнодействующая сила сдвига z

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
Реклама. Продолжение ниже
15

Слайд 15

Сила инерции, отнесенная к единице объема Сила трения, отнесенная к единице объема Число Рейнольдса рассматривается в качестве критерия устойчивости движения Если число Рейнольдса превышает некоторое критическое значение c Re > Re cr, то движение неустойчиво и развивается турбулентность, в противном случае течение остается ламинарным.

Изображение слайда
1/1
16

Слайд 16

Универсального для всех систем значения критического числа Re cr не существует по следующим причинам: - характерные величины L и U не могут быть однозначно определены для систем с различной «геометрией»; - значение Re cr зависит от уровня фоновых возмущений. Обтекание кругового цилиндра при Re=26.

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
17

Слайд 17

Вихревая дорожка Кармана за круговым цилиндром при Re=140 Обтекание кругового цилиндра при Re=10000

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
Изображение для работы со слайдом
1/3
18

Слайд 18

Разделение потока на осредненную и пульсационную составляющие Осреднение может проводиться различными способами: по ансамблю по времени по пространству Суть закона подобия, сформулированного Рейнольдсом в 1883 г. состоит в том, что течения одного типа с равным числом Рейнольдса подобны. Подобие двух течений состоит в том, что все поля могут быть получены друг из друга простым масштабным преобразованием координат и скорости. Осреднение по Рейнольдсу (по времени)

Изображение слайда
1/1
19

Слайд 19

Правила осреднения (по Рейнольдсу) При рассмотрении стационарных (в среднем) течений время осреднения может быть сколь угодно большим ( T = ∞) В нестационарном случае период осреднения должен быть много меньше характерных времен изменения нестационарных величин Не всегда возможно подобрать период T такой, чтобы выполнялись условия Рейнольдса

Изображение слайда
1/1
20

Слайд 20

"Если Т имеет величину порядка часа, тогда в член u '( t ) попадает маломасштабная турбулентность местного характера (например, турбулентность, вызванная действием ветрового волнения. — О.М.), тогда как приливные течения и сезонные изменения будут входить в член U. Если в качестве Т взять неделю, тогда приливные течения попадут в член u '( t ). Если в качестве Т взять период в десять лет, то сезонные изменения также войдут в u '( t ). Если Т приравнять к геологической эпохе, то даже длиннопериодные вековые изменения войдут в турбулентную составляющую скорости u '( t ) " [ Stommel, 1949].

Изображение слайда
1/1
21

Слайд 21

Величины, характеризующие турбулентность Среднее квадратичное значение пульсации интенсивность пульсаций средняя пульсационная скорость относительные пульсации степень турбулентности Кинетическая энергия турбулентности на единицу объема коэффициент корреляции коэффициент автокорреляции

Изображение слайда
1/1
22

Слайд 22

Турбулентные напряжения (напряжения Рейнольдса) Средний поток импульса

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
23

Слайд 23

Тензор напряжений Рейнольдса

Изображение слайда
Изображение для работы со слайдом
1/2
24

Последний слайд презентации: Турбулентность и турбулентный обмен в океане

Турбулентные пульсации тепла и солей Потоки тепла и солей Вводятся коэффициенты турбулентной вязкости Коэффициенты турбулентной температуропроводности и диффузии

Изображение слайда
1/1
Реклама. Продолжение ниже