Конвекция в нестационарном пограничном слое со сдвигом ветра

Н.Ф. Вельтищев

Изложены результаты численного изучения сухой конвекции в пограничном слое атмосферы при различных значениях статической неустойчивости (5 · 103 <= Rа <= 105), скорости нагрева конвективного слоя (0 <= N <= 16) и вертикального сдвига скорости ветра (0 <= R2 <= 300). При указанных выше значениях параметра N и числа Рейнольдса R2 определены значения числа Рэлея Rа, при которых происходят переходы от стационарных валиковых систем течений к осциллирующим и хаотическим ячейковым системам течений. Получено, что при фиксированных значениях N увеличение вертикального сдвига скорости (R2) приводит к тому, что цепочка переходов от валиковой к ячейковой конвекции смещается в область больших значений Rа. Вертикальные конвективные потоки тепла и импульса чувствительны в основном к форме конвективных движений, поэтому их близкие значения (при одинаковых Rа) могут наблюдаться при весьма разных значениях N и R2. Нестационарность температурного фона (N) и вертикальный сдвиг скорости ветра влияют на конвективные потоки тепла и импульса лишь постольку, поскольку они определяют значения Rа, при которых возникает переход от одной формы конвекции к другой. При хаотической конвекции сохраняется условие постоянства в слое вертикальных конвективных потоков тепла и импульса, если в качестве характеристик этих потоков использовать значения, осредненные по большому промежутку времени. При переходе от валиковой конвекции к ячейковой происходит резкое увеличение конвективных потоков тепла и убывание конвективных потоков импульса.