[科普中国]-气流

摘要

气流 垂直运动气象学

名词解释1．气流

流动的空气称为气流。如风。

2．空气动力

空气流过物体或物体在空气中运动时,空气对物体的作用力称为空气动力。如风吹 动红旗飘摆,跑步时风迎面吹来。

3．流线

表示空气微团流动路线的线称为流线。

4．流管

两条相邻流线组成的空间称为流管。

5．流线谱

流体流过物体时整个流线组成的图象称为流线谱。根据流线谱可从理论上对空气动力作定性的分析。图1—1—1所示为垂直平板,斜置平板和流线体的流线谱。

6．静压

静压是压能,是势能的一种。它是空气垂直作用于物体单位表面积上的压力,用压强表示,在静止的气流中其大小为空气的大气压。

7．动压

动压是单位体积空气包含的动能,由于流速产生的附加压力。不作用在物体表面。 可用下式表示。

g=1/2ρv²

式中: g—动压;ρ—空气密度;v—气流速度。

8．全压

气流的静压与动压之和称为全压。

气流特性1．可逆性原理

物体在静止的空气中运动或气流流过静止的物体,如果两者相对速度相等,物体上 所受的空气动力完全相等。

一般在研究、分析和实验时,采用气流流过物体的方法较为直观和简单。根据此原理只要相对速度相等,它的结果与物体在空气中运动时所受的空气动力就一样。

2．连续性定理

这是描述流速与气流截面关系的定理。气流稳定地流过直径变化的管子时,图 1—1—2,每秒流入多少空气,也流出等量的空气。所以管径粗处的气流速度较小,而管径细处较大。可用下式表示：

S1V1=S2V2=常数

式中:

S—管子截面积;V—流速。

3．伯努利定理

是能量不灭定理在空气动力学中的应用,它描述空气动压、静压和总压之间的关系。

1/2ρv12+p1=1/2ρv22+p2=p0(常数)

式中:

1/2ρv2—动压;p—静压;p0—总压。

流体在截面较大处(Ⅰ)仍流速较小,动压较小,静压较大,而 在截面较小处(Ⅱ)流速较大,动压较大,静压较小

气流的形成一：、什么叫做气流？

简单地说，气流就是空气的上下运动，向上运动的空气叫做上升气流，向下运动的空气叫做下降气流。上升气流又分为动力气流和热力气流、山岳波等多种类型，滑翔伞一般利用动力上升气流和热力上升气流两种来完成滞空、盘升和长距离越野飞行。（气流和风的区别）气流是气象学的学术用语,风是我们的生活用语,其实无论空气是水平运动还是垂直运动都可以叫气流。但是空气垂直运动我们不能感受到,只能感受得到水平气流,所以生活中所说的风只能是指水平气流.

二、气流的生成

气流的生成，非常复杂，热力气流的生成受各种天气、温度、湿度，空气温度递减率、地表温差、气压、等数据影响。一般来说，空气温度递减率越大、日照越充足、空气越干燥，热力气流的形成就越好。

三：气流的特点：

1、 气流的惰性

气流往往走的是最短最近的途径。它是有惰性的，在参差不齐的山上，一直依赖于一个依托物爬升，如果是平地，没有激发物，它就趴着，向水平方向运动。

2、 气流的释放点

在水平运动状态的气流如果遇到激发物，就沿着障碍物爬升，一直走到障碍物的最顶端，依赖于山的最高点，所以一段山形最高点的上方空域（山额），往往是气流的释放点。我们如果把山比做一个不规则的冰块，把冰块倒过来，水滴下来的位置是冰块最尖点，倒转回来，这就是气流的释放点。因而起飞前先要仔细判断山形，根据山体的起伏形态找到气流的激发点来制定飞行航线，这种方法可以使飞行员在越野过程中找到接续气流的点，利用它盘升高度，然后继续飞行。

3、 根据场地判断气流

在群山环抱的场地中，气流出现的情况一般整幅连绵的山体来得复杂，所以起飞前一定 根据不同的场地仔细判断。

对于山窝里的气流，一般来说，正迎风的情况下，气流在山窝里流速会比沟外的强，如果风力稳定持续的话，这样的动力气流可以利用；但是千万注意，在侧风的情况下，要防止假风和山窝里的回旋气流，这时的山沟里就绝对不能去。 因为侧风的情况下山窝里会产生假象的上升气流和风力回旋，表面上高度表报告进入上升气流，但那有可能是风力回旋造成的假性上升，附近马上就会有一个向下的力，容易产生折翼等危险。

在整个山系有不同落差或风层走廊的情况下，要特别注意切力风层的出现。有时在某段高度内有时会出现两个速度不等、方向不同的切风，导致整个伞翼旋转或拍击，在这个情况下，如果高度足够的话，应尽快逃离；或主动失去一部分高度，脱离风层切面。

四：热力气流和动力气流的区别

A：动力上升气流，就是水平运动的风在遇到山或者障碍物激发时，改变运动方向而形成的向上运动的气流，它的强弱大小受障碍物的大小以及风力大小的影响。

动力气流的特点是：

1：在迎风的山坡，风力稳定持续的话，动力气流应该是一样持续稳定的。

2：障碍激发物（山体）越高、坡度越陡、风力越大、动力上升气流就越强，上升区域就会增加；

3：完整山体的宽度越大，上升的速度和动力气流的幅面也越大；

4：动力上升气流的高度是有限的，它的高度一般可以超过山的高度的三分之一左右。

利用动力上升气流可以使滑翔伞达到滞空和盘升的目的。寻找动力气流，要在坡度比较陡、山形完整的的迎风面，这样的情况上升速率是一样的。

B： 热力上升气流，是受日照、气压、温度、风力等气象条件和地形条件的影响形成的上升气流，它的高度可以从几百米到几千米，它的速率可以从几米至几十米/秒，所以在同一个场地，而天气条件下不一样的情况下，飞行所遇到的热力上升气流也不一样。在气象条件比较好的情况下滑翔伞可以利用上升速率在10米/秒的热力上升气流飞得很高很远。

由于地表热容量的不同，吸收热量的不同，热力气流就不同。举例来说，砂石吸收的热量最少，最容易饱和，但这时候日照还是继续，于是把多余的热量辐射给周围的空气，把周围的空气加热，所以沙漠、山石、裸露在阳光下的干燥地表等上空形成热力气流的机会很大；而有水、草地、湿润的地区受阳光照射后形成热力气流则比较慢，因为需要的热量很大，周围的空气都是冷的，它需要热量来蒸发水分，热力气流向上走的时候，两边的气流来不足，对它造成压力，从而形成相对意义上的下降气流； 还有一种黄昏时的特殊热力回吐气流（俗称傻瓜气流），由于水面吸收了一天的阳光照射，在黄昏太阳落山前后，岩石等干燥地表迅速失温，而水面蕴涵的热力却依然强1盛，热容比相对比较大，造成水面上是上升气流，而干燥的岩石地面上空却是下降气流的奇特现象2

气流的影响利用1948年1月～2004年12月逐月NCEP/NCAR的全球1000 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa的10层经向格点风,计算了全球越赤道气流和年变化,分析了全球850 hPa越赤道气流通道的时、空变化特征。指出在研究的时间段内,全球850 hPa越赤道气流有明显的长期趋势变化和年代际变化。近57年,6～8月的45～50°E、5～9月的105～115°E、5～9月和5～11月的130～140°E、2～4月的20～25°E的越赤道气流有明显的加强,6～8月的50～35°W的越赤道气流减弱。夏季索马里的越赤道气流,平均每10年增强0.25 m/s,而130～140°E,5～9月的越赤道气流,平均每10年增强0.32 m/s。奇异谱分析表明,850 hPa越赤道气流的年代际变化和趋势变化的方差贡献达到35%～45%。年际变化的方差贡献不超过30%,还指出夏季太平洋的越赤道气流的强度变化与南方涛动有明显关系,弱南方涛动时,有强的越赤道气流。而索马里急流强度与北大西洋涛动有弱的正相关。3