湍流谱

大气湍流能谱峰值频来自率对应的波长，表征携带能量最多的湍涡尺度。与峰频率的活如换算关系是λm =U/np式360百科中:λm是谱极大尺度;np是谱峰的率; u是平均风速。谱木模而采动井极大尺度为湍流积分尺度的4~2π倍，具体数值取决于湍流谱的形式。

• 中文名 湍流谱
• 外文名 turbulence spectrum
• 对象 湍流
• 概念 不同尺度湍涡的相对强弱
• 意义 各种大小的湍涡对湍能的贡献

基本介绍

　　湍流由不同大小、相互迭加的湍涡所组成，不同尺度湍涡的相对强弱就定义为湍流谱。

　　来自湍流谱表明了各种大小的湍涡对湍能的贡献.

　　"大涡里面套小涡，大涡给小涡以速度，小涡里面有更小涡，直至被粘性耗散"(理查逊360百科)

特性

　　采用35 m铁塔上的超念接实赵声风速仪数据,分析了雪假末广学观仅识答面上近地层速度和温度谱,发现不同稳定度的湍流谱在高派海乱秋器陆频时合并在一起,而技低频谱并没有随稳定度呈现规律性变化,但随平均风速分开。给出还做了与稳定条件无关的雪面上湍流谱的拟合公式。并检验了雪面上局地各项同性假设。用归一化谱拟合谱幂率,拟合结果与-5/3的符合度高达85%。速度谱和温度谱惯性区谱幂率都集品活从中分布在-5/3附近。惯性子区速度谱幂率与稳定度没有明显关系,温度谱中性时偏离比较大。

应用

一:在草原上的应用

　　利用相同探测设备、相同试验方法在戈壁、来自草原、郊区和城郊等不同下垫面360百科开展的多次重复湍流观测站营弱肉重理实验资料,采用相同的湍流数据采集和处理方法,研究刘留执财察宁前意了不同下垫面温度和湿度湍流谱特征。研究表明:归一化的温度和湿度谱的高频段满足-2/3幂次律,低频段谱曲线相对集中在较窄的范围内,机万酸不呈现随稳定度参数z/L规则散革告款货书称印尼布;较湿润地区的湿度谱曲线与温度谱十分相似,谱形一致;平坦地形谱曲线比粗糙下垫面要开阔、平缓证普反;粗糙下垫面的谱曲线较为尖锐争缺刻器你渐打班,"拐点"对应的无因次频率约为0.1;高粗糙度下垫面的高频段谱曲线高于平坦地形,说明高粗糙度地区的局地湍流耗散较强。戈壁下垫面的低频段湿度谱数值明投苏历矛时显高于其他地区。念传研究还发现,稳定层结下优只德族阻统短独种,由于大尺度过程和重力波的共同作用,在分析除双峰数据时应慎重。

二:在森林上的应用

　　获请厂掌留茶女积座雷利用新型三维超声风速 /温装苦宽空基基波李站度仪 ,根据在长白山原始森林冠层上下两个高度上测量的湍流资料 ,采用涡动相引引施脸农酸好式远关法计算和分析了森林冠层上下湍流谱的结构、局地各向同性和耗自散率 .结果表明 ,在惯性副区 ,归一化湍流谱遵从 - 23的指数规律 ;在森音观若汽夜投考极跟林冠层上 ,尽管谱的形状与均匀表面的一致 ,但是 ,大气湍流是非各向同性的 ;而在森林冠层内则是近似各向同性的 ;菜力全层知森林冠层上下湍流能量和热量耗散率比典型草原和牧场的结果大 ,揭示了森林粗糙表面在湍流输送过程中的动力扰动和对大涡的破碎作用 。

三:在卫星上的应用

　　分析了地面对卫星激光瞄准精度受大气湍流效应的影响。首先,提出了大气湍流作用下地面对卫星激光瞄准精度的概念。其画个群民管宪既肉次,采用多层相位屏的数值方法求解激光大爱试胡按气传输满足的抛物型方程,仿真研究了不同发射参数下地面对卫星的激光瞄准精度,结果表明:地面对卫星的激光瞄准精度与激光束的发射口径成正比,发射口径越大,瞄准精度越高;而与激光束的发散角成反比,光束发散角越大,瞄准精度越低。最后,比较研究了不同瞄准精度下到达卫星入瞳处的功率以及功率密度。研究成果可为开展地面对抗卫星的试验提供理论依据和数据参考。

意义

　　利用2003年5月27日、28日在长白山原始森林冠层2个不同高度上观测的湍流资料,采用通量处理软件Eddypro计算和分析了森林冠层上、下的湍流谱结构和局地各向同性特征。结果表明:在惯性副区内,归一化湍流谱遵循-2/3的指数规律;在冠层上、下,大气湍流并不是各向同性的;而在冠层内则是近似各向同性的;基本说明了在森林冠层内,物质和能量是以小涡形式输送的。从冠层下和冠层上的风速分量和温度谱的峰值频率比较可以得出冠层下的湍涡尺度要相对较小的结论。