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大气湍流

流体的运动主要分为层流和湍流，层流属于规则运动，湍流则属于不规则运动。大气湍流是大气中一种不规则的随机运动，湍流每一点上的压强、速度、温度等物理特性等随机涨落。大气湍流最常发生的3个区域是：大气底层的边界层内，对流云的云体内部，大气对流层上部的西风急流区内。大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件：其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变；热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定性，其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件。大气湍流运动是由各种尺度的旋涡连续分布叠加而成，旋涡尺度大的可达数百米，最小尺度约为1毫米。即使最小的旋涡尺度也比分子大得多，因此湍流运动与分子的无规则运动很有大区别。

影响

大气湍流运动中伴随着能量、动量、物质的传递和交换，传递速度远远大于层流，因此湍流中的扩散、剪切应力和能量传递也大得多。所以，大气湍流对飞行器的飞行性能、结构载荷、飞行安全的影响很大。飞机在大气湍流中飞行时会产生颠簸，影响乘员的舒适程度，还会造成飞机的疲劳损伤。大气湍流处理因湍流引发的飞行事故时有发生，但通过现代技术可以有效避开强湍流或尽量降低危害程度。飞行人员应积极利用气象预报等资料，避开湍流航线；旅客要养成全程系好安全带的习惯。

在大气运动过程中，在其平均风速和风向上叠加的各种尺度的无规则涨落。 这种现象同时在温度、湿度以及其他要素上表现出来。

简史

1975年他提出的研究湍流理论的“准相似性条件”，1986年在北京大学湍流实验室中获得了证实。 控制系统的纯滞后环节仍使用pade逼近方法进…系统传递函数的测试方法01121241 投稿：杜弖弗 系统传递函数的测试方法 班级： 目录 一、摘要 ........................................ 二、实验特点和原理 .............................. 三、实验的设计思想与实现 .....…系统传递函数的测试方法-随机信号实验 投稿：孙迋迌 系统传递函数的测试方法 专 业： 通信工程 班 级： 010913 小组成员： 陈娟 01091312 摘 要 随机信号在通信系统中有着重要的应用，信号处理技术及通信网络系统与计算机网络的相互融合，都要求我们对研究分析电子系统受随机信号激励后的响应…基于大气湍流光学传递函数的图像复原 投稿：廖嚍嚎【摘要】本文讨论了大气湍流的光学传递函数，基于大气湍流中图像降质的先验知识，对湍流模糊图像逆滤波复原和维纳滤波复原进行了仿真实验。在科学上，我们检验一个理论是否正确，需要进行实验验证，理论必须要放在实验之前，否则，当实验的结果出来我才提出理论进行解释，这样的解释既正确又没用，这样的理论既脆弱又狭隘。

规律

大气湍流

雷诺实验证实，对于粘滞流体，湍流的发生取决于流场的雷诺数Re =ρvr/η，其中v、ρ、η分别为流体的流速、密度与黏性系数，r为一特征线度。例如流体流过圆形管道，则r为管道半径。（雷诺数为作用于流体上惯性力和粘性力的无量纲比值。当流体中发生扰动时，惯性力的作用是使扰动从主流中获取能量；而粘性力的作用则是使扰动受到阻尼。但大雷诺数只是湍流发生的必要条件。大气湍流的发生还须具备相应的动力学和热力学的条件。风速切变是扰动产生的动力因素，当风速切变足够大时，可使波动不稳定，形成湍流运动。温度分布不均匀，是影响大气湍流的热力因素。当温度的水平分布不均一，且斜压性不稳定时（见大气动力不稳定性），大气扰动较强，水平风速及其切变很大，这些因素都对湍流的生成和发展有利，晴空湍流经常发生在这种区域里。温度的铅直分布对大气湍流的影响，取决于大气静力稳定度。在自动对流不稳定的条件下，湍流的生成和发展很强烈。一般可用理查孙数(R)判别稳定度对湍流的作用：

查功和白桐坐在一起聊天，白桐让查功打开篮子，查功打开篮子时被被白桐准备好的蛇咬了。该技术通过对地球大气湍流引起的波前像差进行分层探测和校正，实现三维立体补偿，从而在大视场范围内消除大气湍流的影响，获得接近衍射极限的成像效果。冲击射流一般被当作湍流流动,对于忽略浮力、辐射传热等因素的三维不可压缩的湍流流动与传热问题,其雷诺时均化控制方程的笛卡儿张量形式如下.。

产生条件

大气湍流

大气湍流的发生需具备一定的动力学和热力学条件：其动力学条件是空气层中具有明显的风速切变；热力学条件是空气层必须具有一定的不稳定度，其中最有利的条件是上层空气温度低于下层的对流条件，在风速切变较强时，上层气温略高于下层，仍可能存在较弱的大气湍流。理论研究认为，大气湍流运动是由各种尺度的涡旋连续分布叠加而成。其中大尺度涡旋的能量来自平均运动的动量和浮力对流的能量；中间尺度的涡旋能量，则保持着从上一级大涡旋往下一级小涡旋传送能量的关系；在涡旋尺度更小的范围里，能量的损耗起到了主要的作用，因而湍流涡旋具有一定的最小尺度。大气湍流处理在大气边界层内，可观测分析到最大尺度涡旋约为 1千米到数百米；而最小尺度约为1毫米。

区域

大气湍流

① 大气底层的边界层内。

②对流云的云体内部。

③大气对流层上部的西风急流区内。

尺度谱

大气湍流有很宽的尺度谱。近地面层风速脉动的能谱函数充分显示了这一点，图中为涡旋频率，为时间，为能谱密度。 公认的大气湍流尺度（时间尺度从0.001～0.1小时），跨越了三个量级,如果把日变化（能量峰值在10小时附近）和天气系统的变化（能量峰值在 100小时附近）考虑在内，则谱区将更宽。

大气湍流扩散系数的数值和研究对象的尺度有关。例如，在考虑污染物随风飘移的扩散过程时，飘移的距离越，大尺度湍流的影响越大。从湍流扩散系数K和湍流尺度的关系中,可以看出K值随湍流尺度的变化从1.6×10米/秒增加到10米/秒，跨越了12个数量级。

大气湍流在三个方向（顺风、横风和铅直方向）的尺度和强度都不同，说明它是非各向同性的。在一般情况下，它的铅直分量比水平方向的两个分量都小。在大气边界层中，湍流主要受地面的状态限制。在晴空湍流区里，湍流区本身的铅直范围（几十米到几百米）总是小于水平范围（几公里到几十公里）。在对流云内， 情况可能不同， 一块发展旺盛的浓积云（见云）,铅直厚度往往超过它的水平范围,铅直脉动速度有时高达每秒几米，这方面仍缺乏系统观测的结果。大气湍流的非各向同性还反映在湍流扩散系数的数值上。从强稳定层结到不稳定层结，铅直湍流扩散系数的数值为2×10～10米/秒，横向湍流扩散系数则为 10～10米/秒。

能量谱

大气湍流涡旋能量谱可以分做大尺度的含能区和中小尺度的平衡区两个谱段，在平衡区内湍流从上一级涡旋得到的能量，等于往下一级传输的能量与分子粘性耗散能量之和。平衡区又可分做两个亚区：不考虑分子粘性耗散的惯性区和分子粘性耗散区。在一般情况下，涡旋能量总是由大尺度涡旋向小尺度涡旋方向传递的。在逐级传输的过程中，外部条件的影响逐渐衰退，逐渐失去大尺度涡旋各向异性的性质，而趋于小尺度涡旋各向同性的性质，所以在实际大气中，湍流基本上是局地各向同性的。湍流的局地各向同性可以根据量纲分析，用一些统计函数表示，例如科尔莫戈罗夫引进的湍流结构函数：[109-01]以平均风速的方向为轴方向， 为 方向两点的距离；为 方向的湍流速度,为 或 方向的湍流速度,方括号上的长横线代表统计平均。B()和B()分别为沿平均风速方向和垂直于平均风速方向的结构函数。科尔莫戈罗夫得到：惯性区（即分子粘性耗散可忽略的谱区）的湍流结构函数和距离的 2/3次方成正比。

现为南京大学大气科学学院教师，主要从事大气边界层、大气湍流和微尺度气象学的研究。此外，还能给出边界层大气风和湍流等空间分布的观测资料。所以应选择微风多云，空气清晰度好，大气湍流不严重的条件下观测。