57
Если движение жидкости происходит упорядоченно в виде не перемешивающихся между
собой струй, то такое движение называется ламинарным. При сравнительно малых скоростях те-
чения отдельные случайные возмущения потока под влиянием вязкости затухают и течение со-
храняет ламинарный характер.
При скорости потока, превышающей некоторое критическое значение, зависящее от физи-
ческих свойств данной жидкости, отдельные случайные возмущения потока не затухают, а разви-
ваются, при этом струи жидкости перемешиваются, разбиваются на множество вихрей, совер-
шающих беспорядочное движение на фоне общего переноса, в результате этого ламинарное тече-
ние теряет устойчивость и приобретает турбулентный характер.
Турбулентным движением жидкости или газа называется такое движение, при котором на
основной перенос накладывается очень сложное запутанное движение множества отдельных час-
тиц и вихрей, движущихся по всевозможным направлениям с различными скоростями. При этом
лишь средняя скорость течения сохраняет определенную величину и направление, в то время как
каждая частица жидкости приобретает свою собственную добавочную скорость.
Характерной чертой турбулентных процессов, происходящих в реальных жидкостях и га-
зах, является турбулентный обмен масс данной жидкости или газа и связанное с ним перемешива-
ние. В реальных жидкостях зарождающиеся элементы турбулентности, проникая из слоя в слой, с
течением времени перемешиваются с окружающей средой, что сопровождается турбулентной вяз-
костью, диффузией и теплопроводностью.
Для турбулентного движения характерны резкие беспорядочные колебания скорости, дав-
ления и плотности, которые называются пульсациями или флуктуациями.
Атмосферные движения, как правило, носят турбулентный характер, что наиболее резко
проявляется в порывистости ветра.
В турбулентной атмосфере мгновенные значения метеорологических величин в каждый
данный момент времени можно рассматривать как случайные величины, пользоваться которыми
практически невозможно. Поэтому турбулентное движение атмосферы характеризуют средними
значениями метеорологических величин, пользуясь статистическими методами исследования. При
этом чаще всего метеорологические величины усредняют за некоторый отрезок времени, который
должен быть достаточно продолжительным, для того чтобы полученное среднее значение было
репрезентативным, чтобы оно не изменялось слишком быстро. С другой стороны этот отрезок
времени не должен быть и слишком большим для того, чтобы при усреднении не сгладились су-
щественно важные изменения усредняемой величины. Среднее значение величины
за отрезок
времени
t∆ выражается интегралом от
как от функции времени, взятым в соответствующих
пределах и отнесенным к величине этого интервала времени
t∆ . Обозначая среднее значение ве-
личины горизонтальной чертой над символом этой величины, будем иметь