大气运动的原始方程组大气运动方程组的复杂性.PDFVIP

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2018-03-07 发布于天津
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大气运动的原始方程组大气运动方程组的复杂性

2010-11-12 4.2 大气运动的原始方程组 1. 大气运动基本方程组的复杂性 2. 动量守恒与动量方程 3. 动量方程的尺度分析和分量形式 4. 从Lagrangian表达到Eulerian表达 5. 从直角坐标系到球坐标系 6. 动量方程描述的大气运动 7. 能量守恒与热力学方程 8. 质量守恒与连续性方程 9. 静力平衡与非静力平衡 10. 原始方程组(Primitive Equations) 1 大气运动方程组的复杂性参考坐标系： Reference Frame Coordinates 非惯性球坐标？ Non-inertial/Inertial? 非惯性直角坐标？ Cartesian/Spherical 绝对惯性参考系？ Derivative Operator Lagrangian/Eulerian 导数项：全导数 (跟随流体)？偏导数 (局地)？ Variable Form 变量形式： Scalar/Vector 标量？矢量？ 1 2010-11-12 2 动量守恒与动量方程 1687年，英国物理学家Issac Newton 出版《自然哲学的数学原理》一书描述了牛顿第二定律，亦称动量定理： dmv F = dt 在物体质量不变（宏观低速）的条件下，两边除以质量m： dv F = dt m 意义：物体速度的变化等于施加在单位质量上的力，这是动量守恒定理，是大气运动基本方程组中动量方程的基础。 2 动量守恒与动量方程 2.1 Coriolis Force Ω 地球上的流体，只要与旋转的地球有相对运动，就会受到可到克里奥利力克里奥利力(Coriolis Force) 。克里奥利力克里奥利力本质上这是因为地球是旋转非旋转非旋转非旋转非惯性惯性参考系。惯性惯性 Fcoriolis = −2Ω × v 2π (rad) 2π (rad) −5 rad Ω = = =7. 292 × 10 3hour56min 4 sec 86164(sec) s 2