Вторник, 26.11.2024
Мой сайт
Меню сайта
Статистика

Онлайн всего: 8
Гостей: 8
Пользователей: 0
Главная » 2020 » Август » 25 » Разность давлений и изменение направления ветра
19:17
Разность давлений и изменение направления ветра

Разность давлений и изменение направления ветра

Происходящее начинает напоминать квест. Но, с другой стороны, это намного ближе к реальности, специфику которой я и пытаюсь показать.
Нашла я день без порывов ветра и с изменением его направления:

В 12 дня ветер дует с запада-северо-запада:
Суля по его скорости (2 м/с) за три часа он преодолеет 21.6 км. Причины, которые вызвали такую скорость и такое направление ветра остались в прошлом. В начальный момент (12 часов) ветер почему-то имеет такое направление и скорость. Но с этого момента на движущийся воздух начинают действовать силы, которые действуют там, где он летит. Напомню, что уравнения, дающие изменение силы и направления ветра:

… возникли из второго закона Ньютона, т.е F=m*a. Т.е ускорение (или торможение) вызвано действующими силами. Как ускорение, так и торможение это - то самое изменение скорости. А поскольку всё происходит в плоскости, то изменение означает изменение проекций скорости на оси X и Y. Всё это вместе даст и изменение модуля (длины вектора) и изменение направления. Вращение Земли я учитывать не буду. Тут и без него интересно.
Чтобы узнать давление в той точке, откуда прилетел воздух, мне надо определить формулу плоскости, в которой лежит треугольник давлений Кострома-Иваново, Москва.
Единственную плоскость можно построить по трём точкам. В данном случае их координаты такие:

X, Y – GPS- координаты городов. A вместо Z – искомое давление P. Чтобы узнать формулу плоскости я запустила online – сервис:
https://planetcalc.ru/8243/

Вот в этом месте и начался квест. Почему? Потому что Y – координата Москвы не 6650, а 5550. Машина всё прекрасно посчитает. Только значение давления точке, откуда прилетел воздух, будет 750.4, что больше давлений во всех углах треугольника. Это ещё заметить надо…
Правильные значения такие:

Рассчитанная по ним формула плоскости:

Чтобы получить по ней давление в той точке, откуда прилетел воздух надо подставить в него известные GPS (X=4037, Y=5668) координаты и вычислить оставшееся неизвестное Z (=P давление).
749.6 оно в той точке.
По той же формуле можно получить значения во всех остальных точках сетки:

… потому что они не выходят из расчетного треугольника (Москва, Кострома, Иваново).
Плотность воздуха в начальный момент мне надо откуда-то знать. Я её, конечно, не знаю. Потому буду брать по температуре из этой таблицы:

Теоретически для 25 градусов надо взять хотя бы 1.18. Но поскольку прямо сейчас я, скорее, хочу разобраться со знаками (что куда летит), я вообще возьму 1.
Давление сверху (749.6) меньше чем давление снизу (749.8). Это означает. что результирующая сила по оси Y направлена вверх. Она уменьшит проекцию на ось Y, что в картинках будет означать, что ветер станет ещё больше западным чем северным.
А давление слева (749.8) больше чем давление справа (749.4). Это сила попутная скорости ветра по оси X, значит эта проекция должна увеличиться.
Должно быть так:

Ось X у меня направлена туда, куда летит воздух. Потому dX>0. А вот Y координата при таком движении уменьшается. Значит dY<0.
Чтобы были выполнены неравенства, которые сверху нужно dPx<0 и dPy<0. Если посмотреть на функции давления на этом участке по направлениям осей, то видно что так и будет. И по X и по Y давление уменьшается, т.е его изменение отрицательно.
Осталось попытаться вычислить значения dV. Только я хочу, чтобы они были в метрах, а не в миллиметрах ртутного столба. Потому мне надо изменить размерность.

Дальше, в основном, теорема Пифагора::

Получается, что давления воздух, конечно, развернут. Хотя тоже не до юго западного, а до западного – юго – западного. Правда, скорость ветра по такому расчёту вырастет в два раза. В реальность она останется двумя метрами. Если у меня не наврано в арифметике, то можно предположить, что не вся разница в давлении переходит в перемещение. Что-то тратиться и на трение слоев друг о друга и на трение о землю. Примерно половина и тратится.
Численное решение, т.е получение вида неизвестной функции последовательным вычислением её следующих значений это как раз такое.
Не могу я получить функцию скорости ветра от времени V(t) ни сложением ни умножением ни даже интегрированием. А шаг за шагом получить её значения, как-то посчитав отклонения на каждом шаге, могу. Это и делаю. Посчитан первый шаг для одной из функций. У меня тут вся карта в функциях. В каждом городе ветер будет меняться отдельно, по свой функции. Остальные параметры (температура давление) также. Везде очередные приращения можно будет посчитать по тому, что уже есть и по тому, что происходит вокруг (а значения вокруг получены на предыдущем шаге).



 


 




 

 

Просмотров: 156 | Добавил: akostina76 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *:
Форма входа
Поиск
Календарь
«  Август 2020  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31
Архив записей
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Copyright MyCorp © 2024
    Бесплатный конструктор сайтов - uCoz