从绝热大气导出的附着涡模型的渐近极限
流体动力学
2024-11-06 v1 大气与海洋物理
摘要
附着涡模型（AEM）预测了高雷诺数壁面湍流重叠区中平均速度和流向速度方差剖面呈对数形状。此外，AEM系数被认为在非常高的雷诺数下渐近地达到常数值。本文利用位于美国爱达荷州东蛇河平原的62米气象塔上的超声风速仪测量数据，研究了近中性大气表面层中AEM预测的对数行为。利用一个广泛的210天数据集，首先通过分析测量的动量通量和平均速度剖面来识别惯性子层（ISL）。然后研究了流向速度方差的对数行为以及相关的流向速度能谱的“-1”标度律。研究结果表明，Townsend-Perry系数（）受到轻微非平稳性的影响，这种非平稳性表现为对雷诺数的依赖性。在排除非平稳时段并要求雷诺数高于后，推断出的收敛到1到1.25之间的值，与实验室实验一致。此外，进一步检查了ISL中归一化垂向速度方差与壁面法向距离的无关性，其常系数值与在非常高雷诺数下报告的实验室实验以及许多表面层实验一致。此外，通过严格质量控制选出的九个基准案例揭示了在更高雷诺数下，流向速度能谱中的“-1”标度律与流向速度方差的对数行为之间存在更紧密的关系，尽管没有观察到它们之间的直接等价性。
引用
@article{arxiv.2411.02756,
title = {Asymptotic limits of the attached eddy model derived from an adiabatic atmosphere},
author = {Yue Qin and Gabriel G. Katul and Heping Liu and Dan Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.02756},
year = {2024}
}