Атмосфера гидротермодинамикасының теңдеулер жүйесі

Әртүрлі атмосфералық қозғалыс/дың бір – бірінен кеңістіктегі масштабымен және уақыт бойынша ұзақтығымен айырмашылықтары болады. Бұл кезде атмосфера қозғалыстарының жалпы теңдеулеріндегі жекелеген мүшелері әртүрлі қозғалыстардың қасиеттеріне бірдей емес әсерін тигізетін факторларды анықтайды. Егер атмосфералық қозғалыстардың қандай да бір нақты түрін қарастыратын болсақ, онда динамика теңдеулерінің бір мүшелері негізгі айқындаушы рөлді атқарады, ал басқа мүшелері қозғалыстың сол мүшелеріне айтарлықтай әсер етпейтін және алға қойылған мақсатты шешуде әсер етпейтін факторларды көрсетеді.

Қозғалыстардың зерттелетін түрлерінің қасиеттерін анықтау арқылы және оларға айтарлықтай әсер етпейтін негізгі факторларды ескермей, динамика теңдеулерін едәуір қысқартуға және қозғалыстардың белгілі бір түріне тән нақты сипаттайтын шешімдерін алуға болады.

Атмосфера гидротермодинамикасының теңдеулер жүйесі:

1) Қозғалыс теңдеуі;

2) Үздіксіздік теңдеуі;

3) Күй теңдеуі;

4) Су буының тасымалдану теңдеуі;

5) Жылу ағынының теңдеуі.

1.Қозғалыс теңдеуі:

Қозғалыс теңдеуі қозғалыс мөлшерінің өзгеру заңының формуласы б.т. Мұнда кез келген дененің қозғалыс мөлшерінің бірлік уақытта өзгеруі сол денеге қосымша тең әсерлі күштерге теңелетінін ж/е сол теңескен күш/дің бағытында жүретінін айтады.

2.Үздіксіздік теңдеуі:

Атм/қ процес/дің динамикасын зерттеген кезде қысым алабы темп/а жылдамдығы ж/е басқа да сипаттаушылар қарастырылады. Бұл алқап/дың кеңістікте ж/е уақыт б/ша өзгеруін зерттеу үшін негізгі 3 сақталу заң/на негізделген сәйкесінше теңдеу/ді тұжырымдау керек: 1) салмақтың сақталу заңы; 2) қозғалыс заңының сақталу заңы;3) энергияның сақталу заңы;

Олардың біріншісі салмақтың сақталу заңы үздіксіз теңдеуін ж/е ауаның әр түрлі компонент/інің диффузиялар теңдеуін тұжырымдауға мүмкіндік береді. Бұл теңдеу/ді жазу үшін келесі түсінік/ге жүгінеміз: тығыздықты қозғалып жатқан ауа салмағын қарастырамыз. а-сыбағалы, яғни бірлік салмаққа қатысты скалярлы шама болсын делік. Сонда бірлік көлем -ға тең. Субстанциялар мөлшерінен тұрады.

3. Күй теңдеуі:

Атмосфералық ауаның физикалық күйін термодинамикалық жүйелер ретінде сипаттайтын негізгі параметрлер болып оның тығыздығы, қысымы ж/е абсолютті темп/сы () табылады.

Бойль-Марриот заңы қысым мен көлемді байланыстырады. Яғни, Т=const ж/е газдың тұрақты массасында m=const қысымның көлемге көбейтіндісі тұрақты болып қалады: pV=const

4.Су буының тасымалдану теңдеуі:

Мұндағы,

– су буының салмақтық үлесі;

– ауадағы су буының молекулалық диффузия коэффициенті;

– бірлік көлемді ауада бірлік уақыт ішінде қанығатын н/е буланатын су буының салмағы.

Су буы ауаның бір бөлігін құрайтын газ болғандықтан, оның тасымалдану жылд/ғы оның қозғалуының жылд/на тең.

5. Жылу ағынының теңдеуі:

Термодин/ң І бастамасының теңдеуі ішкі энергияның өзгеруін , жылу ағынымен ж/е сығылу күшінің жұмысымен байланыстырады:

Жер атм/сына қатысты процесс/ге тән маңызды заңдылықты айта кету к/к. Атм/а үшін үлкен дәлдікпен квазистатистикалық жағдай (бөлшектің ішкі қысымы атм/да оны қоршап тұрған қысымға тең болуы қажет) теңдігі орындалуы к/к.

Ауаны идеалды газ ретінде қарастыруға болады:

ж/е