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1、,第卷第期气象学报,年月王行星边界层内扩散特征的一个数值研究’雷孝恩邓玉珍中国科学院大气物理研究所使,,用近年来内实测平均风湍流统计量和拉氏时间尺度随高度变化的结果对用最简单的二阶,、闭合假设导出的三维定常物质连续方程作数值解分析讨论了风速风向和湍。。流统计特征量的垂直切变以及粗糙长度对内浓度分布的影响本文的结果对内湍流扩散本质的认识及污染模式的建立均有益处。引言大气野外试验,研究污染物在大气中输送扩散
2、规律的方法有三数值模拟和物理漠。,,,拟这三种方法各有所长但随着研究范围的加大野外试验的困难也就越加突出因。,由,此常常借助于数值方法近几年来于遥测技术的不断发展内气象参数的垂,直结构及较大范围野外扩散试验取得了不少新资料这为数值模型的建立和结果检验提。供了基础关于,〔‘一”’,内扩散特征的研究近十年来国内外均作过一些工作其共同点是尽,,,量采用有关的新知识以改善和发展现有的扩散理论使理论能在较大范围内使用,尽管这些研究结果对内扩散本质的认识上有了一定进步但由于控制因子变得更复,这方。杂面的理论
3、和实验工作有待进一步加强,,为此本文不从一般的混合长理论出发而是采用最简单的二阶闭合假设导出的物质,,,连续方程用整个的湍流统计量平均风和拉氏时间尺度随高度变化实测的新结果,。对定常三维方程作数值解进而讨论内浓度和扩散参数特征通过实测与理论结果的比,,较分析本模式在输送扩散研究中的适用性以期为较大范围污染模式的设计提供方法。二、模式的建立及其数值解,,对不可压缩流体忽略分子扩散为方便源和汇不写出则物质连续方程为一劣口户曰‘一‘二下一,日。本文于年月
4、日收到!年月收到修改稿气学报卷,‘,,。、‘为污染物浓度为风速下标代表三个坐标方向的分量将和写成一云十,。‘一云‘十、二“”,“,”,,,这里一代表总体平均代表脉动量将和代人井作总体平均最后得到一‘一口儿一视一。‘叫,。‘,,。‘中包括了两个未知量云和可要求解云还必须有方程使之闭合关于可的方程为口口尸‘,口石反口尹尹‘‘‘‘、‘气订十甘厂式一一一一一祝丢飞了一一花犷,一十户斧口,了冬一一一
5、一‘‘一万一一汤一劣‘廿一萝一口”,,。。‘,共中为位温夕为气”压为重力加速度式的右边出现了比可更多的新变量又,。产生方程不闭合的问题这正是二阶闭合的任务采用文献「的模式化技巧及其有关,,假设经复杂的运算最后得到用最简单的二阶闭合近似导出的物质连续方程、。,。云口云口口万了云‘一不一十万一一于万名一了十一一‘于叮荡一孔,一一口名八么,,其中为拉氏时间尺度此方程的优点是直接与的
6、湍流测量量联系了起来用它作,,。、叨产、为数值分析的出发点更符合实际和通常的混合长理论的方程相比忿和,,,,。分别与水平和垂直涡旋扩散系数和相当因此我们称之为有效扩散系数,’‘’在求解方程时采用以下边界条件,,。,,。云,沪。△,△二,,,之云一令夕令,。口云石舀一万丁一乙二名。,。,,。〔,其中为厚度为污染源高为源强为下垫面有效粗糙长度川△和么分,“。,云,云,。,,,,,丫别
7、是和方向的网格距要对问题和求解关键要知道,等,一,『,。气、象月、参,数’对‘于粤一昌本’文采’一用‘’‘以下湍”一流““统一计”形‘式’“一”一口一“‘“·门‘“于,。,。。其中是随德定度类变化的常数久为垂直湍流尺度不同稳定度类只和的表达式为‘’中性枯况。切一几。二名〔’“〕不稳定情况任。“一“””一拼期雷孝恩等行星边界层内扩散特征的一个数值研究一之
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