基于Dougherty-Ozmidov长度尺度的相似理论

基于布伦特-维萨拉频率和湍流动能耗散率，而非传统莫宁-奥布霍夫相似理论中使用的湍流通量，提出了局地相似理论。基于量纲分析（π定理），表明任何适当缩放的小尺度湍流统计量都是稳定性参数的普适函数，该参数定义为参考高度z与Dougherty-Ozmidov长度尺度之比，在无z分层极限下，该长度尺度与奥布霍夫长度尺度呈线性关系。利用北极海冰表面热收支实验（SHEBA）期间在20米塔上五个高度测量的大气湍流数据，检验了稳定边界层中不同相似函数的行为。发现在该框架下，无量纲湍流黏度等于梯度理查森数，而无量纲湍流热扩散率等于通量理查森数。这些结果是平均流剪切产生的湍流与黏性耗散之间近似局地平衡的结果。基于布伦特-维萨拉频率和湍流动能耗散率的湍流框架在无法直接获得通量时，可能对湍流估计具有实际优势。