Jump to content

Archived

This topic is now archived and is closed to further replies.

UEMJ

Учёт ветра и изобарические поверхности

Recommended Posts

Леша,

 

Если уравнение Менделеева-Клапейрона

 

P*V = Nmol*R0*T ,

 

(Nmol - количество молей газа, R0 - универсальная газовая постоянная)

 

откуда была получена виртуальная температура, не выполняется, то есть, если виртуальная температура оказывается меньше (!!!!) истинной, то вообще о чем-то говорить не приходится.

 

Так вот...

 

Сделал тестовый приборчик, померял параметры и посчитал. Увы...

 

Парциальное давление водяного пара (т.е. удельная влажность воздуха, реальное количество влаги в атмосфере МСФС) оказалось отрицательным.

 

Считал вот прямо сейчас, в UUEE, загрузив погоду дефолтным загрузчиком погоды (родным, так сказать). Вот данные:

 

плотность = 1.268 кг/куб.м.;

 

температура = 270.137 К;

 

давление = 98327.567 Па.

 

Формулы тут выше есть, проверяйте, коллеги:

 

Tv=P/(R•ρ) = 98327.567 / ( 287 * 1.268 ) = 270.1142 K < 270.137 K

 

Ну и что дальше делать будем?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Сделал тестовый приборчик, померял параметры и посчитал. Увы...

...........

Ну и что дальше делать будем?

 

Саша, я настолько измотана, что почти ничего не соображаю. Но раз есть ступор, то всё же рискну сказать, даже если это будет бесполезно.

 

Меня пугает своей противоестественностью понятие виртуальной температуры. Ведь уравнение Менделеева-Клапейрона можно записать и в другом виде:

 

post-48693-0-70298800-1324551515.jpg

 

Когда в сухом воздухе появляется водяной пар, его килограмм-моль ("мю") изменяет своё значение - с 29 и, видимо, в бОльшую сторону - по мере роста парциального давления пара. Если сделать "мю" переменной величиной (то есть, учесть в нём водяную составляющую), то должна полностью отпасть необходимость в виртуальной температуре, и все переменные обретут свой привычный физический смысл.

 

Может быть, ключик или подвох где-то здесь?

 

Увы, это всё, что я могу сейчас выдавить из себя. Напрячься и написать выражение для "мю" уже выше моих сил - не хватит внимательности. Но в здравом уме это должно быть совсем несложно, если не ошибаюсь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Формулы тут выше есть, проверяйте, коллеги:

 

Tv=P/(R•ρ) = 98327.567 / ( 287 * 1.268 ) = 270.1142 K < 270.137 K

 

Ну и что дальше делать будем?

 

Ну вот, пришёл домой, поел, сел за компьютер, думаю - полетаю. А фигвам, за уроки садят! :)

 

Саш, я не разбираюсь так уверенно в физике, хоть и пятерки получал. Знаю только что метеорологи, пользуются ещё понятиями абсолютная влажность и дефицит влажности. Особенно когда влажность измеряется гигрометром.

 

Я вот их (метеорологов) формулы нарыл. Они официальные. Надо наверное по ним смотреть. Пока не вникал (искал потому-что), сюда выложу, может кто раньше догадается.

 

Обрати внимание на самые нижние формулы, может это то что надо?

 

post-7660-0-99643200-1324555440_thumb.jpg

 

post-7660-0-04808200-1324555457_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ага, и вот ещё

 

post-7660-0-53120000-1324556712_thumb.jpg

 

post-7660-0-88662000-1324556750_thumb.jpg

 

Сейчас будем читать...

Share this post


Link to post
Share on other sites

(Из доклада начальника НИО аэрологии НИИ АП(чхи!) на ученом совете)

 

Друзья,

 

Необходимость "нырять" в термодинамику появилась, так как в явном виде влажность в параметрах атмосферы МСФС отсутствует. Нет ее...

 

Постараюсь пояснить ход рассуждений.

 

Для справок можно рекомендовать книжку Аргучинцев В.К. "Динамика атмосферы", Иркутск, 2006:

 

http://www.twirpx.com/file/218328/

 

Довольно общий курс. Нам нужна глава 3: "Некоторые вопросы термодинамики атмосферы" (стр. 81).

 

Итак, уравнение Менделеева - Клапейрона в общей (еще школьной) форме:

 

P * V = m/мю * R * T

 

делим обе части на V:

 

P = ( m / V) * (1 / мю ) * R * T________(1)

 

Плотность газа ro равна отношению массы газа к его объему:

 

1 / ro = m / V________(2)

 

Удельная газовая постоянная равна отношению универсальной газовой постоянной R к молярной массе газа мю:

 

R0 = R / мю________(3)

 

численно, удельная газовая постоянная будет равна:

 

R0 = 287 дж/( кг * К)

 

Подставим (2) и (3) в (1):

 

P = ( 1 / ro ) * R0 * T________(4)

 

Вот откуда появилась исходная формулировка уравнения Менделеева - Клапейрона.

 

Определение виртуальной (эквивалентной - в старой терминологии) температуры вполне общепринято, в Инете (и справочнике метеоролога ВВС - :secret: ) оно присутствует. Введение этого понятия вызвано тем, что посчитать молярную массу атмосферного воздуха с учетом находящегося в нем пара невозможно. Виртуальная температура связана с упругостью водяного пара и давлением формулой Робича (??? - вот тут могу наврать, в некоторых источниках эта формула не называется никак):

 

Tv = Т* ( 1 + 0,605 * s ),________(5)

 

где s - удельная влажность. Или, если связывать парциальное давление пара и атмосферное давление

 

Tv = T * (1+0.378 * ( e / P) )

 

Tv - это температура сухого воздуха, имеющего те же давление и объем, что и влажный воздух. Виртуальная температура влажного воздуха, определяемая формулой (5), выше действительной (истинной) его температуры. Влажный воздух легче сухого при том же давлении и температуре.

 

Ну а результат эксперимента в МСФС показывает обратное.

 

Значит, либо мы где-то врем в выкладках, либо ... МСФС по точке росы из METAR рассчитывает плотность воздуха неправильно.

 

Что и предлагается для дискуссии (для критики и освистания). Уж слишком фундаментальный вывод получается.

Share this post


Link to post
Share on other sites

P.S.

 

Прибор для считывания данных и расчета виртуальной температуры могу выложить, даже здесь.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Саш, но я же вроде практические формулы привёл? По ним много лет работают метеорологи планеты.

Жаль нет Техописания моего комплекса радиозондирования "АВК-1 - МРЗ-3А", там то все формулы были. И помню что дефицит точки росы он считал сам, даже когда влажность не измерялась. Хотя, фиг знает, может и не считал.

FS2004 должен правильно считать, я вижу по действию обледенения и появлению/исчезновению на одной и той же высоте, инверсионного следа.

 

 

Давай прибор... :sleep: Но это ж ужас для меня сейчас вникать в единицы и подставлять. Дома даже калькулятора нет, а на компьютере не люблю.

 

А лучше дай мне на один, два уровня давление, температуру, плотность и влажность фактическую, если можно. Попробую посчитать.

 

Хотя нет, лучше прибор. С него сниму давление, температуру и плотность, а влажность и дефицит возьму из FSrealWX

Share this post


Link to post
Share on other sites

Леша,

 

А вот НЕТ фактической влажности. Ее считают программы управления погодой, каждая на свой манер. А МСФС делает "обратный" расчет - по точке росы считает плотность воздуха.

 

Вот прибор:

 

Vars.zip

 

В панели он прописывается, например, так:

 

gauge01=Barograph!Vars, 438,276,200,200

 

Вот данные в моем эксперименте:

 

плотность = 1.268 кг/куб.м.;

 

температура = 270.137 К;

 

давление = 98327.567 Па.

 

Погоду грузил дефолтным загрузчиком (UUEE сегодня, около 11:00 мск). Вот METAR (сохранил специально!)

 

2011/12/22 09:30 UUEE 220930Z 06004MPS 2300 -SN OVC012 M03/M03 Q1006 NOSIG RMK 07590228 57590320

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не смог пока проверить, пришли друзья в гости.

 

Леша,

 

А вот НЕТ фактической влажности. Ее считают программы управления погодой, каждая на свой манер. А МСФС делает "обратный" расчет - по точке росы считает плотность воздуха.

 

Вот прибор:

 

 

Завтра попытаюсь подумать. Просто я исхожу из той мысли, что на любой метеостанции, летом измеряют влажность психрометром, там всё понятно. И формулы известны и данных больше - температура сухого, смоченного, давление.

А зимой измеряют влажность волосяным психрометром. Тогда у нас остаются только температура, давление и влажность гигрометра. Последнему вообще на сё наплевать. Специально обработанный человеческий волос, об этом даже в наставлении написано. На радиозондах вообще плёночный гигрометр. Такая фигня, они даже по инструкции приходили с запасом. Отбраковка велась непосредственно перед выпуском.

Это я к тому, что влажность (а вместе с ней и дефицит точки росы) всегда считалась эмпирически. И влияние её на процесс предсказания погоды очень незначительно.

Например, если при волосном гигрометре я вижу дождь, то к его будке даже не подхожу. Пишу 100% и всё. Что бы он не показывал.

Но в разрезе аэрологической диаграммы, кривая депиграммы (высотный ход величины точки росы) у синоптиков всегда присутствует. Кроме самых низких температур. Там чётко дробится. По крайней мере для Оймякона это было так.

 

Говорю к тому, что простой физикой тут не обойтись. Это уже эмпирика. Ни один гигромертр не сможет достоверно показать влажность ниже 20-30 градусов мороза. Даже емкостной.

 

Саш, ты читал эту тему на форуме? Точка росы

 

Для атмосферы ВМО приняты эмпирические формулы. Из известных мне приборов измерения влажности, измеряет, более или менее физически осмысленно только психрометр. И то, по эмпирическим формулам.

А гигрометр, если увидеть его в работе, сравнить с психрометром, это ужасно дурацкий прибор. Несмотря на все поверки, он показывает что угодно, кроме относительной влажности.

В нашем случае помогут только эмпирические формулы. Утверждённые ВМО. FSrealWX как то же считает?

Share this post


Link to post
Share on other sites

(Из доклада начальника НИО аэрологии НИИ АП(чхи!) на ученом совете)

Итак, уравнение Менделеева - Клапейрона в общей (еще школьной) форме:

 

P * V = m/мю * R * T (Acknowledgment)

 

делим обе части на V:

 

P = ( m / V) * (1 / мю ) * R * T________(1) (Acknowledgment)

 

Плотность газа ro равна отношению массы газа к его объему:

 

1 / ro = m / V________(2) (Negative Acknowledgment)

 

...

 

Подставим (2) и (3) в (1):

 

P = ( 1 / ro ) * R0 * T________(4) (Negative Acknowledgment)

 

Вот откуда появилась исходная формулировка уравнения Менделеева - Клапейрона.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Наташа,

 

Да, виноват, очепятка. Но... По сути вопроса:

 

P = ro * R0 * Tv,

 

откуда имеем для виртуальной температуры:

 

Tv = P / (ro * R0)

 

Что согласуется с выложенными Лешей материалами (формула 8.4).

 

И факт, что Tv оказывается меньше чем истинная температура Т, пока не объясним.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Например, если при волосном гигрометре я вижу дождь, то к его будке даже не подхожу. Пишу 100% и всё. Что бы он не показывал.

Напомнило... В общем, извините, что в столь благородной теме такая похабщина :) не удержался... Лёш, если будет раздражать, удали мой пост :)

post-100-0-63040600-1324620924_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

А зачем удалять? Пусть будет. Как напоминание, что "если, вот, глубоко задуматься, то можно и утонуть".

 

Что вполне "со-направлено" дискуссии в теме о "точке росы". :sarcastic:

 

Кстати, посчитал параметры влажности "туда и обратно" (влажность по температуре точки росы, взятой из METAR, и точку росы по плотности, температуре и давлению, взятым из МСФС). Ничего не сходится...

 

В общем, вывод из наших штудий и "исследований" видится только один: атмосфера МСФС водяного пара не содержит, а ее термодинамика, в силу этого, не описывается известными законами. И спорить о способах ее описания, ИМХО, не стоит. Все встречаемые нами метеорологические явления (дожди, снег, обледенение, ветер, туман и пр.) задаются как внешние параметры и никак не связаны с процессами в атмосфере МСФС.

 

"Эрго бибамус!" (Пошли, выпьем! )

Share this post


Link to post
Share on other sites

P.S.

 

Леша,

 

... у метеорологов нет возможности охладить воздух при заданном давлении до образования в нём насыщенного пара...

 

Не хочу влезать в дискуссию о точке росы, но прибор для ее экспериментального определения существует. Это просто маленькая камера с зеркально отполированной наружной стенкой. В камеру заливаем через отверстие эфир, вставляем термометр. Начинаем прокачивать через эфир воздух, эфир испаряется и камера остывает. В момент, когда температура стенки будет равна температуре точки росы, на зеркальной стенке начнет осаждаться влага.

 

В этом эксперименте давление окружающего воздуха постоянно, плотность воздуха не изменятеся. Мы просто меняем температуру воздуха.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не хочу влезать в дискуссию о точке росы, но прибор для ее экспериментального определения существует. Это просто маленькая камера с зеркально отполированной наружной стенкой.

 

В этом эксперименте давление окружающего воздуха постоянно, плотность воздуха не изменятеся. Мы просто меняем температуру воздуха.

 

Про такой способ оппоненты упоминали. Но не очень уверенно, поэтому я не стал им рассказывать что и в метеорологии таким прибором пользуются, :) правда не при регулярных наблюдениях.

 

Значит, Саш, депиграмму(ход точки росы с высотой) нам не видать в симуляторе? Жаль. Но хуже всего даже не это, а то, что я теперь всегда буду знать что воздух в MSFS сухой! :shok: :sarcastic:

 

Получается что обледенение он берёт их температуры слоя и факта наличия облаков.

Но как тогда с инверсионным следом? Я его видел и без облаков, и с облаками, и видел и не видел на одной и той же высоте, видел даже на земле!

 

post-7660-0-02790100-1324626921_thumb.jpg

 

Получается он только от температуры зависит? Или всё таки влажность симулятор берёт из погодника?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Леша,

 

Как "погодники" определяют моменты "включения" метеорологических явлений - вопрос к их разработчикам. Тут возможны самые разные методы и алгоритмы. Скорее всего, "погодник" знает температуру точки росы у земли (из METAR), и по каким-то законам пересчитывает ее, экстраполируя на высоту полета. По какому закону производится экстраполяция - это вопрос отдельный.

 

Например, если мы считаем атмосферу однородной, то плотность и температура воздуха будет меняться обычным образом. В какой-то момент мы можем получить условия, благоприятные для конденсации.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Понятно...

 

Чего то устал я за эту неделю. Не из-за форума конечно и симулятора :) Но наконец-то пришла пятница!

 

Сейчас наверное отдохну немного. Поем, и к ночи полечу подальше. Наверное CYQX - CYYR - BGBW (Gander - Goose Bay - Bluie West One)

 

Погоду глянул, на высоте ветер небольшой сегодня, слева, 10-47 узлов.

 

post-7660-0-19751100-1324634864_thumb.jpg

 

post-7660-0-33428200-1324634869_thumb.jpg

 

post-7660-0-15705300-1324634874_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Леша,

 

А если вывести на рекордер плотность воздуха? Можно посчитать плотность воздуха стандартной атмосферы и выводить разность (отклонение плотности воздуха в МСФСот стандартной).

 

Правда, механизм "погодника" все равно останется скрыт, и для разных погодников он, скорее всего, будет различаться... :(

Share this post


Link to post
Share on other sites

Леша,

 

А если вывести на рекордер плотность воздуха? Можно посчитать плотность воздуха стандартной атмосферы и выводить разность (отклонение плотности воздуха в МСФСот стандартной).

 

Правда, механизм "погодника" все равно останется скрыт, и для разных погодников он, скорее всего, будет различаться... :(

 

Давай Саш, интересно же. Ждать? Я где-то через час-два вылечу наверное.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Модуль записи уже готов, надо с формулами расчета разобраться, и ленту нарисовать (ну это очень быстро).

 

Итак,

 

Мы знаем давление и температуру окружающего воздуха. Если воздух сухой, то его плотность ro равна

 

ro = P / ( R0 * T )

 

Будем записывать изменение разности плотностей рассчитанной и измеренной:

 

Dro = ro_расчетное - ro_экспериментальное

 

По моим оценкам, разница будет где-то в третьем-четвертом знаке после запятой.

 

Проверь личку!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Всё, спасибо, Саш, получил!

 

post-7660-0-48062000-1324648624_thumb.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ждем репортаж!

 

Не забывай "менять ленты" и записать, когда начнутся "чудеса природы", чтобы было можно сопоставить их с записями самописцев.

Share this post


Link to post
Share on other sites

P.S.

 

Кого бы попросить нарисовать "Штуку":

 

post-33-0-23449800-1324651961.jpg

 

Или "Большого Шму":

 

post-33-0-11713500-1324652003.jpg

 

Или первого "Тафйфун Гун":

 

post-33-0-71188500-1324652039_thumb.jpg

 

Эх...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ой, репортаж сложно пока. Надо погодную тему ещё освоить.

Надо сначала опыт накопить.

 

Я вот думаю, может в честь Дня Дальней авиации вот так слетать?

 

post-7660-0-94792200-1324652049_thumb.jpg

 

Ветер на высоте усилился. Но в целом получается попутный.

 

post-7660-0-24383600-1324653579_thumb.jpg

 

Костя, с праздником тебя! :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...