Учет состояния атмосферы

атмосферы удобно использовать число

g AT/Az

T (.AN/Az)2′

В формуле(4.45) g — ускорение свободного падения; T —средняя тем­пература слоя толщиной Az; AT/Az и AN/Az — соответственно сред­ние градиенты температуры и горизонтальной скорости ветра в слое толщиной Az.

Число Ричардсона характеризует отношение сил плавучести (числи­тель) и динамического фактора (знаменатель), т. е. вкладов свободной и вынужденной конвекции в формировании турбулентности атмосферы. Так, увеличение модуля градиента температуры соответствует состоя­нию, при котором доминируют силы плавучести. Увеличение градиента скорости соответствует увеличению динамического фактора и характе­ризует атмосферу как неустойчивую. Состояние атмосферы считается

Рис. 4.6. Поле скоростей за самолетом Ан-26

нейтральным при —0,01 ^ Ri ^ 0,01; в этом случае термическое влия­ние минимальное и может существовать только вынужденная конвек­ция. При уменьшении числа Ri < —0,01 больше начинают проявляться силы плавучести, возникает смешанная конвекция и при Ri < —1,0 устанавливается режим свободной конвекции. Наоборот, при увели­чении Ri > 0,01 силы плавучести начинают препятствовать развитию турбулентности. При Ri > 0,25 течение становится почти ламинарным, турбулентное перемешивание почти отсутствует. Таким образом, все выше приведенные рассуждения можно свести в следующую таблицу, для удобства пользования которой введены оценки состояния атмосфе­ры в баллах. Сильно неустойчивая атмосфера оценена пятью баллами, а весьма устойчивая одним баллом. Таблица дает оценки и других состояний атмосферы.

Как показали летные эксперименты, положение вихревых следов за самолетами сильно зависит от состояния атмосферы. В спокойной атмосфере вихревые следы живут очень долго, тогда как в неустойчи­вой атмосфере быстро разрушаются. В математической модели даль­него вихревого следа используется полученное на основе обработки экспериментальных данных соотношение между указанными баллами з*

и приведенным числом Рейнольдса, что позволяет влиять на время жизни вихревых следов.

Таблица согласуется с работой [33], в которой дана аналогичная градация состояний атмосферы.