Anhlichkeitsbedingungen für geohydrodynamische Modellexperimente in rotierender Schale

  • P. Raethjen
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Zusammenfassung

Es liegt nahe und ist bereits vielfach (vonD. Fultz u. a.) versucht worden, die „allgemeine Zirkulation der Atmosphäre” als Flüssigkeitsstromfeld in einer rotierenden Schale nachzuahmen. Derartige Modellexperimente liefern aber nur dann richtige Einblicke in die atmosphärische Dynamik, wenn eine Reihe von „Ähnlichkeitskennwerten” im Modell denselben Betrag wie in der Atmosphäre haben. Hieraus ergeben sich praktische Konsequenzen für die vertikale Mächtigkeit der Modellfüssigkeit, für deren kinematische Zähigkeit und Wärmeausdehnungskoeffizient, für die Rotationsgeschwindigkeit und den Durchmesser der Schale, für die Temperaturunterschiede und schließlich für die Wärmebeträge, welche (z. B. mittels einerLinde-Maschine) am Rande der Schale zuzuführen und in ihrer Mitte zu entziehen sind. Es zeigt sich, daß ein erheblicher Aufwand für die Schalengröße (Durchmesser etwa 4 m) und erst recht für die Wärmebewegung (etwa 25 Kilokalorien pro Sekunde über eine Temperaturdifferenz von 30°C) notwendig sind, um alle Ähnlichkeitsforderungen zu erfüllen.

Summary

The attempt has been made many times (so byD. Fultz and others) to use the stream-field of a fluid in a rotating basin as a model for the general circulation of the earth. However, such experiments yield correct insight into atmospheric dynamics only if a number of ‘analogy characteristics’ have the same value in the model and in the atmosphere. From this fact practical consequences must be drawn for the vertical extension of the model fluid, for the kinematic viscosity and the heat expansion coefficient, for the velocity of rotation and the diameter of the basin, the temperature differences and finally for the quantities of heat to be conveyed (for instance by means of aLinde machine) to the circumference of the basin and withdrawn from its centre. To fulfill all analogy conditions a rather big basin (diameter approx. 4 m) must be chosen; the heat transfer, too, must be great (about 25 kilogram-calories per second over a temperature difference of 30°C).

Résumé

On a été maintes fois tenté (commeD. Fultz p. ex.) de reproduire la circulation générale de l'atmosphère sous forme d'une circulation liquide dans un tambour tournant. De telles expériences ne peuvent fournir de comparaison utile que si certains rapports de similitude restent identiques à ceux de l'atmosphère. Des règles pratiques s'ensuivent pour fixer l'épaisseur du liquide, sa viscosité et son coefficient de dilatation, la vitesse de rotation, le diamètre du tambour, les différences de température et enfin pour les quantités de chaleur qu'il faut fournir au bord du récipient et enlever en son milieu. On constate que le tambour doit être assez grand (env. 4 m de diamètre) et qu'il faut d'assez grandes quantités de chaleur (env. 25 kilocalories par seconde pour une différence de température de 30°) pour que soient satisfaites les conditions de similitude.

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© Springer-Verlag 1958

Authors and Affiliations

  • P. Raethjen
    • 1
  1. 1.Hamburg

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