风热方程

我们在5.2节中看到的,等压面坡从赤道到北极。此外,这些山坡随高度增加,可以看到,例如,在图5.13原理图图5.14。因此根据地转关系,情商,7 - 8地转流将随高度增加,因为的确是在图5.20。然而,根据t - p / dz = 0。这是怎么呢

的Taylor-Proudman定理属于缓慢而稳定,无摩擦,正压流体,p = p (p)。但在大气和海洋,密度压力表面不同,所以t - p不严格,必须修改允许申请密度变化。

让我们再次考虑我们旋转罐的水,但现在假设水的密度变化:

参照prff在哪一个常数参考密度,和一个称为密度异常,

图7.11。纸点表面的流体实验中显示在图7.10中描述。点移动,但没有结束,一个水下障碍,在实验确认的原理图绘制在图7.9。

是关于这个reference.8密度的变化吗

现在d / dz的Eq。7 - 4(替代p的参照,它出现在分母)我们获得,利用静压情商的关系。3 - 3:

杜符号(见附件

如果p水平的不同而不同地转流将在垂直变化。表达事情的温度,因此获得一个连接(称为热的风)电流和温度场之间的方程,我们可以用我们的简化状态方程为水,Eq。4 - 4,假设水的密度依赖于温度T以线性方式。7 - 17然后Eq。可以写:

其中一个是热膨胀系数。这是一个简单的形式的热连接的垂直切变风关系地转电流水平温度梯度。它告诉我们只不过静压和地转平衡,3:3,情商Eq。7 - 4,但这些余额以不同的方式表达。

我们可以看到,有一个完全相似关系挖掘ug和p之间/ dz和T(比较方程式。7日至18日和7)。如果我们有水平温度梯度那么地转流将随高度。西风随高度增加,因为通过热风的关系,他们相关的两极降低温度。我们现在继续研究热风在实验室里,我们代表了冷杆通过放置一个冰桶的中心旋转罐的水。

7.3.1。GFD实验室八世:风热的关系

要获得一个稳定的,很简单轴对称循环驱动

通常8旋转槽中的水的密度实验,实际上在海洋(见9.1.3节),不同的只有几%对其参考价值。因此/”确实是非常小的。

图7.12。我们放置一个圆筒形储罐转盘包含可以在其中心,往油箱加满水的深度10厘米左右,和旋转的转盘非常缓慢(1 rpm或更少)。架实心旋转实现之后,我们可以填满冰/水。在中间的冰可以诱发径向温度梯度。热风切变发展平衡,与染料可以可视化,画在右边。实验还剩下5分钟左右的循环发展。径向温度梯度与温度计监测和测量到的电流跟踪点漂浮在水面上。

图7.12。我们放置一个圆筒形储罐转盘包含可以在其中心,往油箱加满水的深度10厘米左右,和旋转的转盘非常缓慢(1 rpm或更少)。架实心旋转实现之后,我们可以填满冰/水。在中间的冰可以诱发径向温度梯度。热风切变发展平衡,与染料可以可视化,画在右边。实验还剩下5分钟左右的循环发展。径向温度梯度与温度计监测和测量到的电流跟踪点漂浮在水面上。

图7.13。染料条纹被一个方位倾斜到螺旋模式电流热风平衡,与径向温度梯度由冰桶的中心。

径向温度梯度在我们的实验室,它提供了一个理想的机会来研究热风的关系。

仪器是画在图7.12和图7.13中可以看到。圆筒形储罐的中心,是一个冰桶,是很慢逆时针旋转。寒冷的附近可以降温的水,导致径向温度梯度。纸点洒在表面移动相同的感觉,但更迅速,轮值表生成有向西(东)电流!我们注入一些染料。染料条纹不保持垂直,但在一个方位方向倾斜,携带电流强度的增加与高度和导演在同样的意义上作为轮值表(见示意图的照片在图7.13和图7.14。泰勒列已经倾斜的西风气流。

为我们的不可压缩流体圆柱几何(见附录A.2.3),方位组件热风的关系,Eq。7日至18日,是:

在vg当前方位(cf。图6.8)和f已经取代了2 q。因为T增加从寒冷的中心向外移动(dT /博士> 0)然后,为积极的问,dvg / dz > 0。vg以来受到摩擦是弱水箱的底部,因此我们希望看到vg > 0,与最强的流动半径最大的密度梯度。染料条纹可见图7.13中清楚地表明热风切变,尤其是在靠近冷能,密度梯度是强大的。

我们注意温差,内部和外墙之间相隔距离L(每10厘米订单1°C),和纸的速度点表面相对于坦克(通常是1厘米的s - 1)。的

图7.14。一个示意图显示热的物理内容风方程书面形式Eq。7-20:自旋相关的旋转矢量2 q[1]是倾斜的垂直切变(du / dz) [2]。循环在横向平面发展[3]创建水平密度梯度从稳定的垂直梯度。重力作用于倾斜的表面密度平衡倾覆力矩与倾斜的泰勒列[4]。

图7.14。示意图显示风热方程的物理内容写在表单Eq。7-20:自旋相关的旋转矢量2 q[1]是倾斜的垂直切变(du / dz) [2]。循环在横向平面发展[3]创建水平密度梯度从稳定的垂直梯度。重力作用于倾斜的表面密度平衡倾覆力矩与倾斜的泰勒列[4]。

坦克将在1 rpm,水的深度是H ~ 10厘米。从上面的风热方程我们估计ag)在我ug ~ - - - - - - H ~ 1厘米

大约4 = 2 x打败k - 1,当我们观察。

这个实验是在部分进一步讨论8.2.1作为热带的一个简单的模拟哈德利环流的气氛。

7.3.2。风热方程和Taylor-Proudman定理

t - p定理之间的联系和热风方程7 - 17可以更好地理解指出方程式。和通气量的简化形式的更一般的语句风热方程,我们现在推出。

Vx (Eq。7 - 13),但现在轻松的正压流体的假设,我们得到(注意左边的Eq的术语。7 - 13变换的推导情商,7 - 14,Vx (1 / pVp) = 1 / p2Vp xVp x = 1 / p2Vp)副总裁:

继续阅读:R

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