la micrometeorologia e la dispersione degli inquinanti ... - ARPA Lazio

LA MICROMETEOROLOGIA E LA CAPACITA’ DISPERDENTE DELL’ATMOSFERA
Un’importante proprietà dello sforzo è che la somma dei 3 elementi diagonali della
matrice che lo rappresenta è una quantità scalare invariante ad ogni rotazione degli
assi. Ovviamente ci si aspetta che tale somma abbia un significato fisico; in effetti si
può vedere come tale somma sia legata alla pressione presente nel fluido in quel
punto dalla relazione seguente:
Senza entrare nei dettagli, lo sforzo in un fluido viscoso fa sì che il moto di una particella
di fluido possa sempre essere visto come la sovrapposizione di una traslazione
rigida (che non ne cambia né la forma né il volume), di una rotazione attorno ad
un asse definito (che non cambia né forma né volume), di una deformazione (che
ne cambia la forma) e di una espansione (che ne cambia il volume). Il tensore degli
sforzi viscosi rappresenta quindi la causa della deformazione subita dalla particella
e, com’è evidente, dipende direttamente dalla viscosità propria del fluido.
Un altro effetto importante dovuto alla viscosità è la dissipazione di energia cinetica
che, durante il moto del fluido, viene costantemente convertita in calore.
Perciò, per mantenere il moto, è necessario fornire continuamente energia al fluido
oppure ci deve essere una conversione di energia potenziale, presente sotto
forma di gradienti di pressione e densità. Prima di proseguire è interessante notare
come un valore tipico per il PBL di shear del vento sia dell'ordine di 0.5 s -2 .Se,per
semplificare la valutazione, si prende a riferimento la (2.34), risulta che τ/ρ (sforzo
in forma cinematica) è circa 7.3 •10-6 m 2 s -2 ,valore trascurabile rispetto agli altri tipi di
sforzo presenti nel PBL.Pertanto la situazione reale del PBL sarà decisamente più
complessa di quella tipica di un fluido viscoso Newtoniano.
2.1.2.2 Il moto turbolento
Il moto di un fluido viscoso può essere classificato in moto laminare e moto turbolento.
Un moto laminare è un moto ordinato di strati adiacenti di fluido che scorrono
gli uni sugli altri con piccolo rimescolamento e con trasferimento reciproco di
proprietà fisiche e chimiche esclusivamente a scala molecolare. I vari campi associati
al fluido (velocità, temperatura e concentrazione) sono altamente regolari e
solo gradualmente variabili nello spazio e nel tempo, niente di più lontano da ciò
che accade nel PBL. Un aspetto interessante di un fluido viscoso in moto laminare
è il suo comportamento in prossimità di un confine rigido, come si può vedere
nel caso illustrato in Fig.2.5.
Fig. 2.5: moto di un fluido viscoso su una superficie
e sviluppo di uno strato limite.
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