大气动力学复习要点.

空气动力学基础前六章总结第一章 空气动力学一些引述1、 空气动力学涉及到的物理量的定义及相应的单位①压强：是作用在单位面积上的正压力，该力是由于气体分子在单位时间内对面发生冲击（或穿过该面）而发生的动量变化，具有点属性。

0,lim →⎪⎭⎫ ⎝⎛=dA dA dF p 单位：Pa, kPa, MPa 一个标准大气压：101kPa②密度：定义为单位体积内的质量，具有点属性。

0,lim →=dv dvdm ρ 单位：kg/㎡ 空气密度：1.225Kg/㎡③温度：反应平均分子动能，在高速空气动力学中有重要作用。

单位：℃ ④流速：当一个非常小的流体微元通过空间某任意一点的速度。

单位：m/s ⑤剪切应力：dy dv μτ= μ：黏性系数 ⑥动压：212q v ρ∞∞∞= 2、 空气动力及力矩的定义、来源及计算方法空气动力及力矩的来源只有两个：①物体表面的压力分布 ②物体表面的剪应力分布。

气动力的描述有两种坐标系：风轴系（L,D ）和体轴系(A,N)。

力矩与所选的点有关系，抬头为正，低头为负。

cos sin L N A αα=- ， s i n c o s D N A αα=+3、 气动力系数的定义及其作用气动力系数是比空气动力及力矩更基本且反映本质的无量纲系数，在三维中的力系数与二维中有差别，如：升力系数S q L C L ∞=（3D ），cq L c l ∞='（2D ）L L C q S ∞≡,D D C q S ∞≡,N N C q S ∞≡,A A C q S ∞≡,M M C q Sl ∞≡,p p p C q ∞∞-≡,f C q τ∞≡ 二维：S=C(1)=C4、 压力中心的定义压力中心，作用翼剖面上的空气动力，可简化为作用于弦上某参考点的升力L,阻力D 或法向力N ，轴向力A 及绕该点的力矩M 。

如果绕参考点的力矩为零，则该点称为压力中心，显然压力中心就是总空气动力的作用点，气动力矩为0。

高等大气动力学1、自由大气：是指行星边界层以上，湍流摩擦力可忽略，空气运动不受地表摩擦影响的大气。

大致在1.5km以上，水平气压梯度力和科氏力相平衡（准地转）。

在中、高纬度，自由大气中空气运动基本遵守地转风或梯度风法则，气流几乎与等压线平行。

=亠-^-Vp+G一xD是由于空气的内摩擦或湍流动量传输所导致的的耗散力，忽略D就是所谓的“自由大气近似，除靠近地表面的“摩擦层”以外，对于以一天为时间单位的运动来说，使用自由大气近似大体上是可以的。

2、绝热近似：在空气运动的短期变化过程中，可以认为空气微团与外界无热量交换，这就是绝热过程。

热力学第一定律可写成热流量方程的形式：忽略dQ/dt就是“绝热”近似，除靠近地表的“热力边界层”内、位于平流层中的臭氧层内以及有着严重的水汽相变过程的区域外，对于以一天为时间单位的运动来说，使用绝热近似大体上是可以的。

了计算误差。

P=p（z）+p'（x,0y，t1<<P o3、薄层近似：大气中90%以上的质量集中在离地表的一薄层中，其有效厚度约为几十公里，远比地球平均半径小，因此在推导球坐标系下的基本方程组时，可取r=a+ga（z<<0），其中a是地球半径，z是离地表的铅直高度。

球坐标的运动方程中，当r处于系数时，r用a 代替；当r处于微商地位时，用z代替r。

这一近似郭晓岚称之为薄层近似。

4、标准层结近似：针对热力学量（p,P,,T）引入一个垂直方向的标准分布，亦即所谓的标准层结（气候态）。

我们据此引入标准层结近似，在运动、连续、热力学及状态方程中将这些热力学量表示成标准分布加上一个扰动量。

这样在预报、诊断等问题中只计算扰动量或其变量，而把标准分布视为已知。

好处在于降低了方程的非线性程度，易于求解，从而减少5、地球流体的基本属性□层结性，使之更具“弹性”。

密度和温度在垂直方向上的分布是不均匀的，这种介质的物理性质的不均匀分布，使大气具有层结的分布。

空气动力学复习一.大气物理构成成分：主要是氮气和氧气；按体积计算：氮气约78％；氧气约21％；其它约1％。

物理参数：温度、压力、密度；与飞行有关的其它参数：粘性、压缩性、湿度、音速；1.密度单位：公斤/平方米;大气密度随高度的变化规律:高度升高,密度下降;近似指数变化;2.温度单位：摄氏温度C、华氏温度F、绝对温度K;不同温度单位的对应公式：C=(F-32)*5/9; K=C+273.15大气温度与高度的关系，对流层每上升1000M，温度下降6.5摄氏度。

3.大气压力单位:毫米汞柱,帕,平方英寸磅,平方厘米千克,国际计量单位:帕.海平面15摄氏度时的大气压力:几种表示单位,数值;29.92inHg,760mmHg,1013.25hPa,14.6959psi,1.03323kg/cm2.4.粘性：特性;流体内两个流层接触面上或流体与物体接触面上产生相互粘滞和牵扯的力。

大气粘性主要是由于大气中各种气体分子不规则运动造成的.气体的粘度系数随温度升高而增大；没有粘性的流体称为理想流体。

5.可压缩性：一定量的空气在压力或温度变化时，其体积和密度发生变化的特性；6.湿度：相对湿度：大气中所含水蒸汽的量与同温度下大气能含有的水蒸气最大量之比。

温度越高，能含有的最大量越大，露点温度：大气中相对湿度为100%时的温度；7.音速：在同一介质中，音速的速度只与介质的温度有关；大气中的音速：V=20.1（T)1/2 M/S从地球表面到外层空间。

气层依次是：对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层；对流层的高度：极地8KM，中纬度11KM，赤道12KM.二、空气动力学1基本概念1.1相对运动原理：1.2.连续性假设：1.3.流场、定流场、非定流场：流场：流体流动所占据的空间；定常流：流动微团流过时的流动参数（速度、压力、温度、密度等）不随时间变化的流动；非定常流：流动微团流过时的流动参数（速度、压力、温度、密度等）随时间变化的流动；与之对应的流场称为定流场和非定流场。

地理高中必修一大气运动知识点大气运动是指在地球大气中发生的气体的运动现象。

地球大气的运动不仅与地球的自转和公转有关，也受到地形、气候和季节等因素的影响。

下面是地理高中必修一大气运动的一些重要知识点。

一、地球大气的组成和结构1.地球大气的组成：地球大气主要由氮气（78%）和氧气（21%）组成，还有少量的水蒸气、二氧化碳和其他杂质气体。

2.地球大气的结构：地球大气分为对流层、平流层、中间层和热层等不同的层次结构。

二、热力学大气运动1.辐射传输：地球表面受到太阳热辐射，其中一部分被地球吸收，一部分被大气吸收或反射。

地球表面的热辐射主要通过辐射、传导和对流等方式传输到大气中。

2.垂直平衡：大气中由于温度、密度和压强的差异，产生了垂直方向的运动。

冷空气下沉形成高压，热空气上升形成低压。

3.风系统：地球大气中存在着纬向和经向的气压差异，形成各种规模的气旋和反气旋。

风是由气压差驱动的气体运动，常见的风系统有副热带风系统、射流风系统和地方风系统等。

三、水平大气运动1.海陆风系统：由于海陆的热容量和导热性不同，使得气温在海陆间产生差异，形成了海陆风。

白天，陆地上空的热力低压使得海风朝着陆地吹，晚上则反之。

这种风系统非常重要，影响到沿海地区的气候和降水分布。

2.季风系统：在亚洲、非洲和澳大利亚等地，由于夏季降水和冬季干燥的气候差异导致了季风的形成。

夏季，热力低压使得海洋上空的湿空气朝着大陆吹，带来丰沛的降水；冬季则反之。

3.大洋洋流：大洋洋流主要受到风、水温和地球自转等因素的影响。

全球大洋的主要洋流有北大西洋洋流、北赤道洋流和秘鲁洋流等，它们对全球气候具有重要影响。

四、垂直大气运动1.对流运动：地球表面受到太阳辐射加热，导致地面空气上升，形成对流运动。

对流运动主要发生在对流层中，导致了云层的形成和降水的产生。

2.平流运动：平流层中的平流运动相对稳定，各层的风速和风向相似。

平流运动主要发生在静止高压区附近，对于大气的水平平衡非常重要。

空气动力学复习一、基本概念1 粘性施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦。

以气体为例，气体分子的速度是由平均速度和热运动速度两部分叠加而成，前者是气体团的宏观速度，后者决定气体的温度。

若相邻两部分气体团以不同的宏观速度运动，由于它们之间有许多分子相互交换，从而带来动量的交换，使气体团的速度有平均化的趋势，这便是气体粘性的由来。

2 压缩性流体的压缩性是流体质点在一定压力差或温度差的条件下，其体积或密度可以改变的性质。

其物理意义是：单位体积流体的体积对压强的变化率。

气体流速变化时，会引起气体的压强和密度发生变化。

在低速气流中，由于气流速度变化而引起的气体密度的相对变化量很小，可以把气体看作不可压缩流体来处理；高速气流压缩性的影响不能忽略，必须按可压流体来处理。

一般0.3Ma作为气体是否可压的分界点。

3 理想气体忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点；假设分子间没有相互吸引和排斥，即不计分子势能，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。

这种气体称为理想气体。

严格遵从气体状态方程的气体，叫做理想气体(Ideal gas.有些书上，指严格符合气体三大定律的气体。

）从微观角度来看是指：气体分子本身的体积和气体分子间的作用力都可以忽略不计，不计分子势能的气体称为是理想气体。

4 焓热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量，焓的物理意义是体系中热学能（内能）再附加上PV（压能）这部分能量的一种能量。

5理想流体不可压缩、不计粘性（粘度为零）的流体。

欧拉在忽略粘性的假定下，建立了描述理想流体运动的基本方程。

理想流体和理想气体是两个不同的概念，前者指流体没有粘性，后者指气体状态参量满足气体状态方程的气体。

6 音速音速是介质中弱扰动的传播速度，其大小因媒质的性质和状态而异。

在流动的气体中，相对于气流而言，微弱扰动的传播速度也是声速。

高二第三章大气运动知识点大气运动是指大气中空气的运动和流动，它是地球大气系统中重要的组成部分。

了解大气运动的知识点对我们理解天气变化、气候形成等具有重要意义。

本文将介绍高二第三章大气运动的知识点。

一、大气运动的主要形式1. 平行气流：在同一纬度上，由于地球的自转和不均匀加热，造成气流的水平移动，形成大气中较长时间内保持不变的气流，称为平行气流。

2. 垂直气流：由于地表的不均匀加热，空气在垂直方向上发生上升或下降的运动，形成垂直气流。

垂直气流的形成是大气中发生的一种重要运动形式。

二、大气运动对天气和气候的影响1. 大气运动对天气的影响：大规模的空气运动会导致天气系统的形成和变化。

例如，副热带高压带的东移，会导致暖湿气流上升并形成云雨天气，反之则会出现晴朗干燥的天气。

2. 大气运动对气候的影响：不同纬度上的大气运动模式影响着气候的形成。

例如，赤道附近的对流上升运动和副热带高压带的下沉运动，为热带气候的形成提供了动力，而极地地区的下沉气流则造成了寒冷的气候。

三、大气运动的机制和原理1. 压强差引起的运动：压强差是大气运动的基本动力，当地球表面的某一区域气压升高或降低时，会形成压强差，空气会由高压区流向低压区，形成气流和风。

2. 科氏力引起的运动：科氏力是由于地球自转产生的一种力，它会对流动的空气产生作用力，使空气在纬度方向上偏转。

在北半球，空气会向右偏转，在南半球则向左偏转，形成著名的科氏效应。

四、大气运动与天气系统的形成1. 准静止锋面：准静止锋面是指锋面在短时间内稍有运动，但整体上保持相对静止的状态。

准静止锋面在大气运动中起到重要的作用，是各种天气系统生成和发展的关键。

2. 非准静止锋面：非准静止锋面是指锋面在较短时间内有明显的移动，对天气系统的发展和演变产生影响。

研究非准静止锋面的运动特征能够对天气系统的发展进行预测和分析。

总结：通过对高二第三章大气运动知识点的介绍，我们可以了解到大气运动的主要形式、对天气和气候的影响、机制和原理，以及与天气系统的形成相关的准静止锋面和非准静止锋面。

一、各章节重点内容第一章：地球大气的基本特征？第二章：描述大气运动的基本方程组包括哪些？根据P23 （2.52）推导位温公式。

根据球坐标运动方程组P28 （2.78）,证明绝对角动量守恒P29 （2.82）式。

绝对坐标系、旋转坐标系、球坐标系和局地直角坐标系的区别，作图说明。

第三章：掌握尺度分析的方法，能对简单的方程进行尺度分析。

第四章：z坐标转化到p坐标所需要的数学物理条件，P坐标的优缺点？第五章：自由大气中根据力的平衡存在哪几种平衡？平衡的关系式是什么？正压大气与斜压大气的概念。

推导热成风方程（p94-p95）,并利用热成风判断冷暖平流。

第六章：自然坐标系中，推导涡度的表达式，并分析各项的意义Plllo根据z坐标系中的水平动量方程推导涡度方程，并简要解释各项的意义。

根据位涡守恒原理解释形成过山槽的原因。

第七章：有效位能的概念。

内能、重力位能、动能、潜热能的表达式。

第八章：大气中行星边界层的主要特征，公式推导及解释埃克曼抽吸？公式推导及解释旋转衰减作用？第九章：利用微扰动法和标准波型法分析大气波动特征，如重力外波、重力惯性外波？或者，根据布西内斯克近似方程组分析，重力内波或惯性内波？第十章：描述地转演变过程？地转适应过程和演变过程在哪些方面体现了区分？第十一章：通过无量纲化方程组，利用摄动法推导第一类正压大气零级和一级方程组（P255-P257）。

利用P260 （11.45）推导位势倾向方程并说明位势倾向方程中各项物理意义，或推导3方程及解释各项物理意义。

第十二章：几个概念：惯性不稳定、正压不稳定、斜压不稳定、对称不稳定第十四章：CISK,热带大气动力学的基本特征名词解释（20分左右）简述题（20分左右）简单计算（10分左右）简单推导（10分左右）复杂推导、证明、解释等题（40分左右）（1）冷暖平（2）罗斯贝（3）梯度风，（4）地转风， （5） 0平面近似， （6） （7）旋转减（8 ）惯性不（9）斜压不稳(10) CISK, （11）正压不稳(13) 尺（14）基别尔（15）里查森（16）热成（17）地转偏(18) 速度环（19）涡（20）有效位（21）摄动法，（22）惯性(23) 中尺度对称不稳定，条件不稳定，（25）气压梯度(26)重力, （27）平衡流(28) Q 矢量，（29）位势倾（30）质量守恒数学三、 理解物理过程要求1. 地转偏差及其作2. 有效位能及其性3. 尺度，尺度分析法，尺度分析法的不确4. 5. p 坐标建立的条件是什么？ p 坐标的优缺点6. 简述大气长波的形成机7. 什么是微扰动8. 斜压不稳定波的结构有哪些9. 简述科里奥利力随纬度的变10. 11. 薄层近12. 局地直角坐标系？与一般直角坐标系的13. 热力学变量尺度及其特14. 什么是。

总复习一，方程组1， 物理定律：控制大气运动的动力、热力过程是什么？运动学方程：牛顿第二定律；连续性方程：质量守恒；热力学方程、状态方程、能量方程：2， 各项意义：影响大气运动的因子加热不均匀→T 分布不均匀→P 不均匀→趋动大气运动。

3， z －坐标系。

二，尺度分析：1， 方法2， 特征量：s m s f f s m H m L s m U /10~W ,10~~~,10~,10~,10~,/10~-214546--τ 3，无量纲数：Ro 数：定义、应用。

4，大尺度大气运动的特点：什么是地转、准地转？5，正压大气、斜压大气、热成风：1） 定义2） 上下配置不同，热成风不等于03） 天气学意义作业：1、何为Ro 数？大尺度大气运动的Ro 数为多大？大尺度大气运动的主要特征是什么？请利用Rossby 数，分别判断中高纬度大尺度大气运动、中小尺度和热带大尺度大气运动为何种性质的运动？2、正压大气和斜压大气概念3、何为热成风？请详细说明热成风是由于大气的斜压性所引起，并由此说明大气大尺度动力系统与热力系统在天气图上的主要表现特征，并举出实例。

三，涡度方程： 1，涡度是什么？kζζ= 涡度方程：各项意义（引起涡度、天气系统变化的因子）这些因子是什么，产生机制是什么，对天气系统的影响，何时重要、何时次要。

★了解天气系统的发生发展机制。

2，位涡方程；什么是位涡⇒由热力学和动力学过程组合而成的量；位涡守恒——绝热无摩擦。

应用：过山（大尺度）气流：没有热力过程，没有体现位涡特点。

0)(=+hf dt d ζ引起⎩⎨⎧⇒－效应～散度项大气厚度βζh3，什么是β－平面近似？作业：1、正压大气中涡度方程0)(0=⇒=⋅∇+a a a dtd V dt d σζζζ 物理意义是什么？解释说明系统有辐合、辐散运动和整体做南北运动时涡度的变化。

2、请说明一个气旋系统作辐合运动和向南运动时，其强度将会加强。

3、β－平面近似、β效应四，能量学1， 能量形态2， 无限高气柱的位能－内能的关系。

《大气运动》复习提纲
1.对流层的特点：热源，气温，大气运动
逆温的原因及影响
2.大气的热力作用：削弱作用和保温作用
晴天与阴天温差比较大的是
气温低大气逆辐射越弱
3.热力环流
近地面气温高气压低，大气上升，阴雨
同一地点，海拔越高气压越低
高压低压为同一水平面比较
等压面往上凸出为高压，高压等压面往高处凸出，低压反之
海陆风：白天晚上
城市风
4.风向
水平气压梯度力始终由高压指向低压，垂直于等压线
北右南左（可以根据风向偏转判断半球）
近地面偏转四十五度，高空偏转九十度
5.气压带风带
气压带与风带的分布
对气候的影响：降水多的，降水少的
6.各种气候类型的分布、特征、成因和判断
7.天气系统
冷锋暖锋过境前时后的天气特征（冷锋暖锋降水都在冷气团一侧）准静止锋：江淮准静止锋，昆明，天山
气旋反气旋的运动特征和天气特征，
锋面气旋示意图
在等压线图上判断风向风力大小和各个位置的天气特征及预测
8.季风
东亚季风和南亚季风的成因风向及对气候的影响。