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潮湿大气空气的运动方程

流体动力学 2017-08-22 v4 大气与海洋物理

摘要

相变如何影响潮湿大气空气的运动仍然存在争议。在21世纪初,提出了两种不同的运动微分方程。除了对凝结物加速度的不同表述外,这些方程在一个项的存在与否上也有所不同,该项等于相变速率乘以凝结物与空气之间的速度差。该术语在文献中被解释为与凝结相关的“反作用运动”。这种“反作用运动”背后的推理是,当水蒸气凝结并且液滴开始下落时,剩余气体必须向上运动以保持动量。在这里,我们表明这两种不同的表述隐含了关于气态空气和凝结物粒子如何相互作用的不同假设。我们表明这些假设不能同时适用于凝结和蒸发。导致凝结过程中空气向上加速的“反作用运动”并不存在。“反作用运动”项仅对蒸发是合理的;它描述了空气的向下加速。我们强调了运动方程(即约束速度的方程)和约束动量的方程(即运动方程和连续性方程的组合)之间的区别。我们表明,由于连续性方程的不精确性,对总动量的考虑可能具有误导性,并且这导致了“反作用运动”的争议。最后,我们提供了一个修订后的、普遍适用的潮湿空气运动方程。

关键词

引用

@article{arxiv.1212.3100,
  title  = {The equations of motion for moist atmospheric air},
  author = {Anastassia M. Makarieva and Victor G. Gorshkov and Andrei V. Nefiodov and Douglas Sheil and Antonio D. Nobre and Peter Bunyard and Paulo Nobre and Bai-Lian Li},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1212.3100},
  year   = {2017}
}

备注

11 pages, two figures