大气湍流思考题
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《大气湍流》思考题
2006年3月
一 请举2-3例说明大气中的湍流现象 二 请描述大气湍流的基本特征 三 给出大气湍流的表述
四 请指出大气湍流存在和维持的三种类型
五 大气湍流产生方式主要有哪几种?并说明其维持
六 请画图说明大气湍流能谱结构、分区及相应的湍涡尺度、大气湍流运动能量输送(传递)规律 七 请画图说明大气湍流能谱结构及分区,并说明大气湍流运动能量输送(传递)规律 八 请说明大气运动的流动形式及雷诺分解 九 请说明泰勒(冰冻)假设
十 以动量通量、感热通量和潜热通量为例,严格给出其定义表达式 十一 请说明下面大气湍流动能方程各项的物理意义
()()
Ⅵ
ⅤⅣⅢⅡⅠ ''1'''''ε
ρθθ-∂∂-∂∂-∂∂-=∂∂z p w z e w z u w u w g t e v v 十二 研究大气湍流经常使用的的假设(简化)条件是什么,并以下面的湍流动能方程说明大气湍
流动能方程各项对应的简化条件
()()
Ⅵ
ⅤⅣⅢⅡⅠ ''1'''''ε
ρθθ-∂∂-∂∂-∂∂-=∂∂z p w z e w z u w u w g t e v v 十三 应用哪些假设,如何大气湍流问题简化,并说明其理由(依据)
十四 低层大气的湍流动能方程为
()()
Ⅵ
ⅤⅣⅢⅡⅠ ''1'''''ε
θ-∂∂-∂∂-∂∂-=∂∂z p w z e w z u w u w g t e v v 请说明上式成立用了那些假设,及上式各项的物理意义; 上式用z u κ3
*
无量纲化后的表达形式写为: 。
十五 已知下面的TKE 方程:
G
F E D C B A )
(1)()(ε
ρθθ-∂''∂-∂'∂-''+∂∂''-=∂∂+∂∂z
p w z e w w g z U w u x e U t e v j j 请回答:
a 哪一项永远是损失项?
b 哪一项既不产生也不破坏TKE ?
c 哪一项既可能是产生项也可能是损失项?
d 哪一项是因分子效应所致?
e 在阴而有风的白天哪一产生项最大?
f 在陆上静风有太阳时,哪一产生项最大?
g 哪一项使湍流倾向于非各向同性?
h 哪一项描述湍流的定常性?
i 哪一项描述了风剪切对TKE 的贡献? j 哪一项表示从水平运动获取TKE ?
十六 判别大气稳定层结的方法有哪些?请用公式表述
十七 给出通量理查孙数、梯度理查孙数、z/L 稳定度参数等稳定度判据的定义,并推导它们之间
的互换关系(L 为Obukhovc 长度) 十八 已知:Km/s 5.0=''θw ,m 1000=i
Z ,K 300=θ,m/s 3.0*=u ,4.0=κ,求:Obukhov
长度L 和稳定度参数L z i /,并判断大气层结状况。
十九 陆面过程研究的重要内容之一是确定地表与大气间能量、动量、热量和水汽的湍流通量,请
论述获取近地面层湍流通量的三种基本方法,并说明不同方法之间的关系、各自优缺点和较使用范围。
二十 涡动相关法、空气动力学法和Bowen 比能量平衡法是获取湍流通量的三种最基本的方法。
请比较说明其原理和适用条件
二十一 给出风速、温度、湿度的通量廓线关系的表达式,并以风速为例说明利用通量廓线关系获
取湍流通量的方法所需要的资料条件
二十二 如利用空气动力学方法计算中性层结条件下动量通量和感热通量,请给出所需条件和计算
方法
二十三 给出能量平衡法获取湍流通量的方法和适用条件,以及所需资料条件 二十四 一般地,近地层空气动力学参数有哪些?其物理意义是什么?
二十五 以下给出的平均风速和位温是Kansas 实验中某个夏天傍晚的一次观测结果(地面气压
1000
(1**(2)用空气动力学的方法和最低两层(2m 和4m )的资料计算u *和θ
*
(3)将上述结果与涡度相关法测量的结果:1
2044.0--=''s m w u ,1
023.0--=''mKs w θ 作简要分析比较