平流-扩散方程.PDF

2010-11-5 2 平流-扩散方程 1. 平流、湍流扩散、分子扩散 2. 平流-扩散方程 3. 一维平流方程与CFL条件 4. 二维平流方程与旋转实验 5. 三维平流-扩散方程与Dispersion Model 3D Advection-Diffusion Equation 三维流体中的平流扩散方程为： ∂N ∂uN ∂vN ∂wN ∂ ∂N ∂ ∂N ∂ ∂N = − − − + K + K + K ∂t ∂x ∂y ∂z ∂x x ∂x ∂y y ∂y ∂z z ∂z 特别地，若为均质流体 （K 在i方向上一致、K 在j方向上一致、K 在k方向上一致）： x y z 2 2 2 ∂N ∂uN ∂vN ∂wN ∂ N ∂ N ∂ N = − − − + K + K + K ∂t ∂x ∂y ∂z x ∂x2 y ∂y2 z ∂z2 Advection Diffusion Turbulence Mixing Eddy Diffusion 熵增加过程熵增加过程 熵守恒过程熵守恒过程 熵增加过程熵增加过程 熵守恒过程熵守恒过程 数值模数值模式可以再现式可以再现 数值数值模模拟无法保证拟无法保证 数值模数值模式可以再现式可以再现 数数值值模模拟无法保证拟无法保证 1 2010-11-5 扩散模式 （Dispersion Model） 基本构成 内核：Advection-Diffusion Equation 前处理：气象场变量 （U/V/W/T/Prec）作为BC 下垫面地形 湍流扩散系数的参数化 沉降过程：干沉降+湿沉降 源排放过程 依赖的关键点 依赖流场作为BC 依赖湍流扩散系数的计算 依赖源排放和消去过程的计算 Dispersion Model的用途 烟羽的扩散过程 污染物的区域尺度输送 放射性物质的扩散范围评估 沙尘暴的大陆尺度输送 火山喷发物的半球-全球尺度输送 海洋洋流的输送作用 2 2010-11-5 举例：烟 （Plume） 对“烟羽”问题的研究源于人们对 工业生产中烟囱排烟污染大气环境 的关注。此类问题是Environment Sciences/ Engineering中的典型