Форумы paraplan.ru ParaForum Теория Граница потока в горах и на равнине
dobres
АвторТемы
02 Окт 2019
Граница потока в горах и на равнине
Уважаемые специалисты по аэрологии. Я заметил такую особенность, что горные потоки имеют очень чётко ощущаемую турбулентную границу, даже если поток слабый (не более 3 м/с. по усреднителю). А если вываливалиться из из него с подветренной стороны, то при бездействии пилота запросто можно схлопотать сложение.

С другой стороны, на равнине, встречаются и более сильные потоки, но их границы ощущаются гораздо слабее. Можно из равнинного потока выйти и даже не сразу это почуствовать - просто будет плавно уменьшаться скороподъемность по мере вылета на периферию.

Кто-нибудь может объяснить это явление?
theoretic
КМС
02 Окт 2019
Всё просто
Всё просто. Турбулентность на входе-выходе из потока определяется тем, насколько быстро меняется скороподъёмность по мере удаления от центра потока. А этот градиент скорости, в свою очередь, определяется двумя факторами: конструкцией триггера, с которого сошёл поток, и удалением от рельефа.

Чем триггер меньше и чем более чётко очерчены его границы -- тем больше будет градиент скорости в порождённом им потоке, тем интенсивнее будет турбулентность на границах этого потока. Чем дальше поток успел уйти от места своего образования -- тем больше он перемешивается с окружающим воздухом, тем более размыты его границы, тем меньше градиенты скоростей, тем слабее болтанка.

В горах мы имеем одновременно два эффекта: очень компактные триггеры (чаще всего это резкие изменения формы рельефа вроде скал) и, как правило, небольшое удаление от рельефа. Поэтому типичные горные потоки имеют большие градиенты скоростей на своих границах и воспринимаются как турбулентные. Но если набрать над рельефом побольше высоты -- даже в горах потоки обычно становятся более широкими и менее турбулентными.

На равнине триггеры обычно не такие выраженные, как в горах. Поэтому равнинные термики обычно не имеют больших градиентов скоростей на своих границах. Кроме того, на равнине мы обычно летаем на большой высоте над рельефом. В горах работа в 20-30 метрах от рельефа -- это норма, это часто продолжается долгое время. На равнине типичная высота на рельефом -- сотни метров, а то и тысячи. Соответственно, типичные равнинные потоки имеют менее выраженные, более растянутые в пространстве границы, что дополнительно уменьшает градиенты скоростей и турбулентность.
dobres
АвторТемы
02 Окт 2019
Re: Всё просто
Алексей, спасибо за исчерпывающий ответ. Вот про компактность триггеров и их влияние на градиент скороподъемности я как раз почему-то и не подумал. Влияние расстояния от рельефа в моём случае не столь сильно, поскольку я стараюсь впритирку к рельефу не шариться.
Олег Вас.
04 Окт 2019
Re: Граница потока в горах и на равнине
Немного удивлен, что человек так грамотно поставив вопрос не знал ответа.
А если говорить не только про термические потоки, а турбулентность вообще то все не так просто.
Например турбулентность ясного неба в равнинных районах на высотах более пяти километров. Мощный сдвиг ветра, возможно. Разбилось несколько Ту-104 в свое время. Инженерная чуйка тогда отказала Туполеву, он всех собак повесил на пилотов.
Как меньшая плотность и влажность сказывается на формировании возмущений? Тоже интересный вопрос.
На Домбае пару раз ловил очень мощные единичные удары по крылу, хотя и ветер слабый, и горячим пузырям вроде бы по рельефу взяться неоткуда. Думаю у каждого парапланериста найдутся случаи, приводящие к теоретически-аэрологической задумчивости.
theoretic
КМС
04 Окт 2019
И тут самое время вспомнить про бета-модель
И тут самое время вспомнить про бета-модель атмосферной турбулентности.

Эта физическая модель предполагает, что в воздухе всегда присутствуют вихри разных размеров. Чем меньше вихрь -- тем меньше связанные с ним градиенты скоростей, тем меньше турбулентность. Причём вихри могут распадаться на меньшие и, наоборот, объединяться в бОльшие относительно случайным образом.

Пресловутая бета -- один из ключевых параметров в математической модели этого безобразия. Модель (и физическая, и математическая) в целом неплохо работает и позволяет сделать такие выводы:

1. Даже в абсолютно "пустом" воздухе без выраженной конвекции, сдвигов ветра и т.п. может присутствовать турбулентсность ЛЮБОЙ интенсивности...

2. ...но вероятность встретить турбулентность тем меньше, чем больше её интенсивность. Связано это с преобладанием распада вихрей над их воссоединением.

Модель даёт вполне адекватные оценки вероятности встретить тот или иной градиент скорости в зависимости от величины этого градиента. Проверено и экспериментами, и практикой эксплуатации ВС. Когда я учился в институте, этой моделью пользовались для задания норм прочности самолётов. Грубо говоря, за время своей запланированной эксплуатации самолёт должен был встретить разрушающую турбулентность с вероятностью, исключающей значительные человеческие жертвы. Интересно, что величина эта ещё при проектировании самолёта закладывалась не равной нулю. То-есть любой самолёт, в принципе, имеет право разрушиться в воздухе -- но вероятность этого события столь мала, что де-факто этого не случается. Самолёты списывают на землю раньше.
smash
07 Окт 2019
Re: Граница потока в горах и на равнине
Топик-стартеру для ответа на его вопрос нужно "копать" в следующем направлении:
на равнине в термичку вначале формируется, какое-то время, прилегающий к земле слой более теплого/легкого воздуха, толщиной обычно метров 200-250 и более. Этот слой пока не имеет вертикальной скорости. Далее начинается отрыв пузырей и формирование собственно потока.
А в горах солнце светит в склон, который прогревается. Прилегающий к склону воздух становится более теплым/легким и начинается движение этого слоя вверх по склону. Слой этот куда тоньше, чем тот который на равнине. И, в отличие от равнины, ещё перед отрывом и образованием собственно потока, имеет вертикальную скорость.
Поэтому, в среднем, типичный горный поток более узкий, сильный и ламинарный по скорости, в начальной его части, и имеет на границе бОльшую разность скоростей с окружающим воздухом, более резкую, так сказать, границу. Это и приводит к большей и "злой" его турбулентности на границе, по сравнению со средним равнинным потоком.
Тут конечно ещё куча нюансов, но описывать их все здесь громоздко и затруднительно, всё это есть в соответствующей специальной литературе. Правда, не всё можно найти в интернете. Например, у меня дома есть хорошая книга на эту тему, а в интернете её нет.
Ar4iBald
08 Окт 2019
Re: Граница потока в горах и на равнине
Не интернетом единым жив человек.Что за книга?
YaGo
08 Окт 2019
Re: Граница потока в горах и на равнине
Цитата:
Не интернетом единым жив человек.Что за книга?

+1

  Форумы paraplan.ru ParaForum Теория Граница потока в горах и на равнине



Перейти: