- 中文名
- 普朗特混合长理论
- 外文名
- Prandtl mixing-length theory
- 学 科
- 动力气象学
- 实 质
- 参数化方法
- 提出者
- 流体力学家普朗特
- 应 用
- 联系脉动值和平均值
用平均场量来表示由湍流所产生的物理量的输送量的方法,称之为混合长理论。这个理论是由普朗特(Prandtle)提出的,因此也称为普朗特混合长理论(Prandtle mixing-length theory)。 [1]
混合长理论是最早提出来的并得到广泛应用的一种参数化方法。混合长的概念是将湍涡运动和分子不规则运动相类比而引入的。分子运动具有随机性,运动着的分子在和其它分子碰撞之前,其具有的能量和动量保持不变,经过一次碰撞,这些量才发生显著的改变。两次碰撞之间分子所走的距离称为分子的自由路径。所以分子运动论认为,分子经过一个自由路径才与其它分子发生“混合”,把能量、动量,“输送”给其它分子。
在混合长理论中有如下假定 [2]:
(1)和分子一样,湍涡在运动的起始高度上具有该高度上的平均物理属性;
以上假定认为:湍流对物理属性的输送过程和分子经过一个自由路径将动量、能量输送给其它分子的过程是一样的,故湍涡运动的混合长概念和分子运动的自由路径相类似。
混合长理论具有一些带原则性的缺点。
首先,该理论中假设了湍涡混合过程是一个不连续过程,而实际过程并不是这样的,湍涡在运动过程中将不断和周围空气交换质量,逐渐失去它原有的物理属性,所以混合长概念缺乏可靠的物理基础,混合长是一个难以确定的量应该是意料之中的。
其次,假定湍涡从起始高度开始移动时携带该高度上的平均属性值,这也是不合理的。