Turbulentní proudění ovzduší: Charakteristika a vznik

Turbulentní proudění je specifický druh proudění vzduchu, který se vyznačuje fluktuacemi rychlosti větru a nepravidelným pohybem částic vzduchu. Vzniká nejčastěji nad členitým terénem, ale i v důsledku konvekčních procesů, tedy stoupavých a klesavých proudů vzduchu.

Charakteristika turbulentního proudění

• Fluktuace rychlosti větru: Rychlost a směr proudění se v libovolném místě náhodně mění v čase.
• Vznik vírů: Rozměry vírů při turbulenci mohou být různé, od milimetrů po řád stovek metrů.
• Promíchávání: Atmosférické proudění není laminární, dochází k promíchávání vzduchových mas.

Vznik turbulence

Turbulence může vznikat několika způsoby:

Mechanická turbulence

Vzniká za každou nerovností, podobně jako při proudění vody kolem kamenů v korytech toků. Intenzita této turbulence je ovlivněna intenzitou větru a výškou překážky.

Termická turbulence

Vzniká vlivem konvekčních procesů, tedy při stoupavých a kompenzačních klesavých pohybech vzduchu. Intenzita této turbulence se odvíjí od nerovnoměrnosti teploty vzduchu a vývoje teploty s výškou.

Clear Air Turbulence (CAT)

Odehrává se v bezoblačném prostředí a můžeme se s ní setkat tam, kde dochází ke značným změnám směru a rychlosti větru s výškou (střihu větru). Děje se tak zejména v horní části troposféry, v oblastech s Jet-streamem.

Čtěte také: Oceánské proudění a klima

Reynoldsovo číslo

K určení, zda je proudění turbulentní, slouží Reynoldsovo číslo. Je to parametr, který vyjadřuje poměr setrvačných a vazkých sil. Souvisí s podmínkami přechodu laminárního proudění v turbulentní. V oboru meteorologie ho využijeme při studiu fyziky mezní vrstvy atmosféry a ve fyzice oblaků a srážek.

Laminární proudění

Proudění bez vlivu turbulence nazýváme laminární. Znamená proudění látky, v případě meteorologie vzduchu, kdy proudnice mají rovnoběžný charakter a oproti turbulentnímu proudění se nemíchají. Jednotlivé se pohybují vedle sebe. S tímto druhem proudění se můžeme setkat z pohledu atmosféry jen v laminární vrstvě, která se tvoří nad hladkými povrchy.

Vliv turbulence na letectví

V letectví se intenzita turbulence určuje pomocí přetížení, která působí na letadlo. V případě silné turbulence se vydává výstraha SIGMET leteckou meteorologickou službou.

Turbulence v parašutismu

Setkání s turbulencí může být pro parašutistu velmi skličujícím zážitkem. Může zkolabovat padák a způsobit náhlý a nečekaný pád. Pro porozumění problémů vznikajících díky turbulenci je třeba pochopit základní principy aerodynamiky. Obvyklá doporučení, jako prolétnout turbulentní oblast se staženými předními volnými konci, nedávají z hlediska aerodynamiky žádný smysl, ovšem to nejlepší, co lze udělat je vyhnout se problematickým oblastem.

Každý student například ví, že nemá přistávat bezprostředně za budovy nebo stromy, kdo si ale uvědomí, že problematická je v horkém dni i oblast po větru od rozpálené betonové ranveje? Pokud přistáváte mimo letiště, často bezděky dosednete na závětrnou stranu kopce - tedy do oblasti, kde můžeme čekat turbulentní proudění - protože sklon terénu není z výšky vidět.

Čtěte také: Více o proudění tepla

Proudění kolem tělesa

Rozvinutí (vznik) vírů při obtékání tělesa vloženého např. do trubice. Začneme nevířivým prouděním, které vzniká v kapalině bez vnitřního tření kolem válce vloženého do této kapaliny. Kapalina proudí kolem válce a v důsledku jejího obtékání kolem válce se mění velikost rychlosti kapaliny v jednotlivých místech kolem válce.

V místech, kde proudí kapalina větší rychlostí, klesá tlak kapaliny o hodnotu rovnou přírůstku kinetické energie vztažené na jednotku objemu, tj. o hodnotu dynamického tlaku , kde je hustota kapaliny a v velikost rychlosti proudící kapaliny. Mezi body A a B resp. A a C je proto tlakový spád, který kapalinu urychluje. Mezi body B a D resp. C a D na rozdíl od toho tlak roste. Částice kapaliny se tak vlastně pohybují z místa menšího tlaku do místa většího tlaku.

Kapalina lpí na tělesu, tj. na povrchu tělesa je v klidu. Ve velmi tenké vrstvě, která se nazývá mezní vrstva tedy stoupá velikost rychlosti z nulové hodnoty v bodě (resp. ) na určitou nenulovou hodnotu v bodě B resp. C. Vlivem vnitřního tření může navíc v mezní vrstvě vzniknout mezi body D a B (resp. Tak se začne část kapaliny za válcem otáčet a vzniknou dvojice vírů točících se navzájem v opačných směrech.

Čtěte také: Změny klimatu a oceány

tags: #turbulentní #proudění #ovzduší #charakteristika

Oblíbené příspěvky:

• Páté evangelium a Cesta sněžných ptáků – recenze
• Ekosystém louka - interaktivní zábava
• Levicová ekologická hnutí v ČR
• Koupě ekologické známky
• Význam smajlíků