直观的定义Monin-Obukhov长度?

Question

的Monin-Obukhov长度(左)被定义为:

$ $ L = - \压裂{\ρC_p T_v u ^ 3 _ *} {kgH} $ $

\ρ=美元潮湿的空气密度;C_p美元=空气比热容;T_v美元=虚拟温度;$ 3 u ^ _ * $ =风摩擦速度;k = 0.41美元(卡门常数);g美元=重力;和H美元=显热。请注意,有很多不同的配方——这是来自这个视频在涡度相关。

它用于描述湍流bounancy影响时,如从地球表面上升的热气流。我想要一些直觉实际上身体长度代表什么。的维基百科页面州:

L的物理解释是由Monin-Obukhov相似理论。白天- l的高度活跃的生产的湍流动能(TKE)等于剪切作用产生的风(TKE剪切生产)。

但是,我依然非常不透明。对我来说,这听起来像一个参数的分布,描述在什么高度风切变开始up-welling包空气分手,但是我真的不知道。有良好的直观描述,这个量吗?

Answer 1

我理解它是高度活跃的表面(热)生产的动荡首先等于机械(剪切)生产的动荡。

一个更有用的定义是由美国气象学会:

参数与尺寸长度,使动态特征参数之间的关系,热,和活跃的过程。

海拔低于这个长度范围内,剪切湍流动能占主导地位的生产在活跃的动荡的生产。它被定义为

k是卡门常数,u *是摩擦速度(一个衡量湍流表面应力),g是重力加速度,电视是虚拟温度和Qv0运动学虚拟温度在表面通量。参数在1946年首次被Obukhov,因此不应该称为Monin-Obukhov长度,即使有一个Monin-Obukhov相似理论,使用它。Obukhov长度,订单一个数十米,是高度动态子层的规模特征。对中性分层Obukhov长度为零,正(负)稳定(不稳定)层次。无量纲长度Obukhov z / L (z是高度表面)作为稳定参数,与z / L = 0静态中性稳定,和为正(负)在一个典型的范围1 - 5(5 - 1)的稳定(不稳定)分层。

Answer 2

Obukhov长度(L美元)措施

相对重要性的机械shear-generated动荡和density-driven(浮力)通量(1)

L美元可以用来确定流的涡结构,它提供了一个测量的水动力稳定边界层——它有效地施加一个上限的垂直偏移流体粒子由于浮力部队(负)。

使用海洋层的例子,如果Z_l美元边界层高度,占主导地位的涡流结构(卷涡动,自由对流或两者)可以估计的参数-Z_l / L美元(它的绝对值衡量边界层的稳定性)。一些常见的值分类的主要涡结构和形态(2)。发现总结在下表中:

Answer 3

目前还不清楚Obukhov长度有一个精确的物理解释。长度当然是一个长度尺寸参数显示Monin遵循基础设置的参数和Obukhov提出足以描述湍流大气边界层的底部10%左右。

我们可能会问几个问题:莫基础设置完整、独特;维参数良好面对可能的混合比例(即。量表的形式美元\ ell_1 ^ {5} \ ell_2 ^ {5} $),其中许多是在流体力学;动态解释可能当Reynolds-averaged方程中的变量,基于标准的解释,被定义为整体平均值(即构造使用流实现没有连接)?

答案是不,不,不。