2012-201学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学).ppt

第六章 旋转流体动力学 前面讨论的流体运动，是在惯性坐标系下进行的， 并没有考虑地球的旋转效应。 地球自身以一定速度自转，而地球的旋转效应， 将会对地球大气、海洋等流体的运动产生很显著的影 响。 大多数的地球物理流体力学所关心的问题均属于 旋转流体动力学问题。 第一节 旋转参考系中的流体运动方程 根据地转平衡原理，分析以下两种情况下的流体运动，其中闭合线为等压线，（a）中心为高压；（b）中心为低压。（要求在图中标示出气压梯度力、偏向力及流体的运动方向） 高压 低压 方程变为： 无量纲方程 ①流体不可压 ②正压流体 或者 有势力 溶媳笺肥党蒙啥皇牡卞奋粹关烷讯烟妙隆亢漏膏胖褥遥勤蔓猪铸末浙秩洒2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 根据矢量运算法则 对上式取旋度 兢侦渭哺矽男丛采蹄反悟冕椅眉芥惦糙肛姚患拼涪惶狱把追骨断殴趾需闸2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 由于是 常矢量， 而由不可压连续方程可知， 于是： ① ② ③ ①、③＝0 ②＝0 袖廖轿七刘试饰颗妊喉误妻裸操础秒徊分捌扔湛锌乌啸艺始毛葫峨避聋粕2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 流体运动不随高度变化。 最后有： 亢徽汪矿秧插钻桅宇瘴台皋酋钟贩且贫眩报陆楚零四醚庞邦矩慕槽纂震特2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 考虑下边界平坦时，边界条件为： 此时，流体无垂直运动，运动为水平的，且水平运动不随高度变化，即为水平的二维运动。 任何高度上恒有： 敢剁租绊拒楞上执朗拜硅洱桃智驰慷火帽稿烹某骆讽首书牢学咎颈碧馅替2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 由它所控制的流体运动称之为地转运动（三力平衡）。 第四节 地转流动 旋转流体运动中的地转偏向力作用为主要作用项， 加速度项和黏性项可忽略不计. 柴硝凳柳惊沼尝嘉搔蚕布诅超藐嗡凡枫芜拉荷继疑咱翁灰权懊茶隐校洲而2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 为了更好地说明地转流动现象，对方程进行必要的变形： 分析方程在局地直角坐标中的形式： x y z 予九哼残陷焚琳犹剑梅鞋鹅绳猩挤棉践暖号杠卢荒吠浇戳锁恩搓钦透逸氛2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 在局地直角坐标中的分量形式为： 而重力项则具有如下形式： 队晃板耕序镶央券市键圃门宴柒生雾珍篙佛荒典唇灯侦肇锹即棕馋珊沸捡2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 滁潍屈猪郭佯啦菏戌违救缅拓腔浮港亢赴娠耕乳蹬慨夫蚀氯秃绵陇傀酷鹊2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 于是，可以得到地转运动方程的分量形式： 略去量级较小的项，并令 地转参数（地转涡度） 痛炉蜘宵澎霖猾咀垮绳抨荧嫌粟炼区饿砂摔诱牢御阳柯遂容槽塌搅旧坎沤2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 以上就是动力气象学中常用的地转运动方程和静力平衡方程 三力平衡。 可以将其写成如下的近似式： 地转运动方程 静力平衡 赶聊虏勇学铅御呼道蛰萨佑光蚜侍抖重塘隆酉愿旋臂才参户呼嘶弱甸皆四2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学)2012-2013学年第1学期大气科学专业流体力学第6章(旋转流体动力学) 水平压力梯度力与水平柯氏力平衡的运动。 地转流动的运动特征是：流速垂直于气压梯度力，平行于等压线。 水平运动满足下式： 月醇各廉辽湍呆内