Roberto Sozzi (ARPA Lazio) Teodoro Georgiadis (CNR-IBIMET ...
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4. TEORIA DELLA SIMILARITÀ—————————————————————————————————————Nel caso invece di forte stabilità (ζ→ +∞), risulta del tutto ininfluente la quota di misura z e quindi ilcomportamento asintotico previsto (e confermato in Wyngaard e Kosovic, 1994) è:C 2 2 3z V → 2 3C22ζ[4.54]u*Anche in questo caso con C 2 si è indicata un’appropriata costante.Dalle campagne sperimentali realizzate sono state ottenute le Relazioni di Similarità seguenti (Kaimal eFinnigan, 1994):2 2 3C Vz2u*⎪⎧4 1= ⎨⎪⎩ 4 1( + 0.5ζ)2 3per ζ < 0⎪⎫2 3⎬( + 5ζ) per ζ > 0⎪ ⎭[4.55a]In Fairall e al. (1990) è stata proposta la seguente relazione, lievemente differente dalla precedente:2 2 3C Vz2u*⎪⎧4.21= ⎨⎪⎩ 4.212 3( + 0.5ζ)per ζ < 0 ⎪⎫2 3( ) ⎬+ 2.5ζper ζ > 0⎪ ⎭[4.55b]Va comunque rilevato che entrambe le correlazioni riportate rispettano i limiti asintotici previstidall’Analisi Dimensionale.2Consideriamo ora CT. Applicando anche in questo i ragionamenti di Analisi Dimensionale fatti aproposito di σ T , è facile vedere come siano individuabili due rapporti adimensionali rilevanti:C 2 2 3zzT e =2TL*ζ [4.56]da cui è immediato ipotizzare l’esistenza di una Relazione di Similarità del tipo:Cz2 2 3T2T*= FTT( ζ )[4.57]Anche in questo caso è conveniente impiegare l’Analisi Dimensionale per individuare il comportamentoasintotico di F TT . Nel caso di free convection, l’indipendenza da u * porta a dire che:2 2 3C Tz−23→ C ζ2[4.58]T*dove C è una costante. Nel caso, invece, di forte stabilità, il Parametro di struttura tende ad essereindipendente dalla quota di misura z, pertanto l’Analisi Dimensionale conduce al risultato seguente:C 2 2 3z T → 2 3C ζ[4.59]2T*—————————————————————————————————————- 159 -
4. TEORIA DELLA SIMILARITÀ—————————————————————————————————————relazione confermata anche da Wyngaard e Kosovic (1994), dove C è una costante. E’ estremamenteinteressante notare come il comportamento asintotico a forti stabilità presenti una dipendenza da ζopposta al limite ottenuto nel caso di free convection.I dati ottenuti nelle campagne sperimentali hanno portato alla Relazione di Similarità seguente (Fairall eal., 1990):2 2 3C Tz2T*⎪⎧51= ⎨⎪⎩ 5 1( + 7ζ)−23per ζ < 0⎪⎫2 3⎬( + 2.5ζ) per ζ > 0⎪ ⎭[4.60a]Come si nota immediatamente, tale relazione rispetta i limiti asintotici previsti. Tuttavia De Bruin e al.(1993) e Kaimal e Finnigan (1994) hanno presentato anche la relazione seguente2 2 3C Tz2T*⎪⎧5 1= ⎨⎪⎩ 5 1( + 6.4ζ)−23per ζ < 0⎪⎫⎬( + 3ζ) per ζ > 0⎪ ⎭[4.60b]che non rispetta il limite asintotico per ζ→ +∞.2220181614121086420Parametro di Struttura CV2Parametro di Struttura CT2Parametro di Struttura CQ2-2.0 -1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0Parametro di Stabilità z/LFig. 4.8: andamento con la stabilità delle Funzioni universali di Similarità F uu , F TT , F qq .2Per quanto riguarda C q , analogamente a quanto detto per la deviazione standard dell’umidità specificaq, è possibile ipotizzare una relazione di Similarità del tipo:C2qqz2*2 3= Fqq( ζ )[4.61]con comportamenti asintotici analoghi a quelli riscontrati per F TT . Sono molto scarsi i dati sperimentaliche consentono di verificare tale ipotesi e di individuare la F qq . Edson e Fairall (1998) propongono larelazione seguente:( + 8ζ)C 2 2 3− 3z ⎪⎧5.9 12< ⎪⎫q per ζ 0=2⎨3 ⎬q ⎪⎩ 5.9( 1+2.4 ) 2*ζ per ζ > 0⎪ [4.62]⎭—————————————————————————————————————- 160 -
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4. TEORIA DELLA SIMILARITÀ—————————————————————————————————————Nel caso invece di forte stabilità (ζ→ +∞), risulta del tutto ininfluente la quota di misura z e quindi ilcomportamento asintotico previsto (e confermato in Wyngaard e Kosovic, 1994) è:C 2 2 3z V → 2 3C22ζ[4.54]u*Anche in questo caso con C 2 si è indicata un’appropriata costante.Dalle campagne sperimentali realizzate sono state ottenute le Relazioni di Similarità seguenti (Kaimal eFinnigan, 1994):2 2 3C Vz2u*⎪⎧4 1= ⎨⎪⎩ 4 1( + 0.5ζ)2 3per ζ < 0⎪⎫2 3⎬( + 5ζ) per ζ > 0⎪ ⎭[4.55a]In Fairall e al. (1990) è stata proposta la seguente relazione, lievemente differente dalla precedente:2 2 3C Vz2u*⎪⎧4.21= ⎨⎪⎩ 4.212 3( + 0.5ζ)per ζ < 0 ⎪⎫2 3( ) ⎬+ 2.5ζper ζ > 0⎪ ⎭[4.55b]Va comunque rilevato che entrambe le correlazioni riportate rispettano i limiti asintotici previstidall’Analisi Dimensionale.2Consideriamo ora CT. Applicando anche in questo i ragionamenti di Analisi Dimensionale fatti aproposito di σ T , è facile vedere come siano individuabili due rapporti adimensionali rilevanti:C 2 2 3zzT e =2TL*ζ [4.56]da cui è immediato ipotizzare l’esistenza di una Relazione di Similarità del tipo:Cz2 2 3T2T*= FTT( ζ )[4.57]Anche in questo caso è conveniente impiegare l’Analisi Dimensionale per individuare il comportamentoasintotico di F TT . Nel caso di free convection, l’indipendenza da u * porta a dire che:2 2 3C Tz−23→ C ζ2[4.58]T*dove C è una costante. Nel caso, invece, di forte stabilità, il Parametro di struttura tende ad essereindipendente dalla quota di misura z, pertanto l’Analisi Dimensionale conduce al risultato seguente:C 2 2 3z T → 2 3C ζ[4.59]2T*—————————————————————————————————————- 159 -