Questão:
Precisa de ajuda para entender as fórmulas da taxa de chuva de tamanhos de gota
jenna
2017-02-01 20:52:44 UTC
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Encontrei diferentes fórmulas pelas quais a taxa de chuva [mm / s] ou [mm / h] pode ser calculada a partir da distribuição do tamanho da gota. De alguma forma, não consigo converter as diferentes fórmulas umas nas outras. Talvez seja uma pergunta estúpida com algum erro de unidade, mas não consigo encontrar.

Uma fórmula bem conhecida parece: \ begin {equation} R_1 = \ frac {\ pi} {6} \ int_0 ^ {\ infty} v (D) D ^ 3 N (D) dD \ end {equation} Esta deve ser a taxa de chuva instantânea em [mm / s] ?? Infelizmente, a maioria das publicações apenas cita a fórmula sem unidades ...

Estou supondo que $ D $ está em [mm], $ N (D) $ em [mm $ ^ {- 1} $ m $ ^ {- 3} $], e $ v (D) $ em [ms $ ^ {- 1} $].

$ v (D) $ é normalmente aproximado como $ 3,778 \ cdot D ^ {0,67} $.

Outra fórmula que encontrei é \ begin {equation} R_2 = 6 \ pi \ cdot 10 ^ {- 4} \ int_0 ^ {\ infty} v (D) D ^ 3 N (D) dD, \ end {equation} que é dito ser [mm / h], então. Também para $ D $ em [mm], $ N (D) $ em [mm $ ^ {- 1} $ m $ ^ {- 3} $] e $ v (D) $ em [ms $ ^ {- 1} $].

Agora, aparentemente, $ R_1 \ cdot 0,0036 = R_2 $. Mas por quê?

Se $ R_1 $ está em [mm / s], então devemos multiplicar por 3600 para chegar a [mm / h]. Alguém pode perceber onde estou errado? Está certo que $ R_1 $ está em [mm / s]? (dadas as unidades de D, N (D) como acima)

O '36' em 0,0036 parece uma conversão entre segundos e horas - como você diz. Como 0,0036 = 3600 * 10 ^ -6, estamos perdendo alguma outra conversão de unidade, para a qual precisamos de 10 ^ 6 (ou 10 ^ -6). Isso poderia ser 'km <-> mm'. Pode v (D) na segunda equação ser dado em km / h?
v (D) está - tanto quanto posso ver nas publicações - sempre em [m / s] ... no momento estou pensando que pode ter algo a ver com uma área de referência? talvez as taxas de chuva devam ser entendidas como "[mm / h] em um metro quadrado" ou "[mm / h] em um centímetro quadrado" ...
Um responda:
ssorg
2017-02-02 22:53:40 UTC
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A primeira equação não corresponde às unidades. Mas as primeiras coisas primeiro ... O que você está calculando quando calcula a taxa de chuva é uma taxa de acumulação, que é o fluxo de volume através de um plano (fluxo de massa dividido pela densidade) dividido pela área desse plano. Por esta razão, não importa se é calculado sobre um metro quadrado ou um quilômetro quadrado - uma vez que o fluxo de volume é proporcional à área, ele cancela

Também não importa se $ N (D) $ tem unidades de $ mm ^ {- 1} m ^ {- 3} $ ou $ cm ^ {- 1} m ^ {- 3} $, uma vez que a primeira unidade se cancela na integração.

Se as unidades são como você diz que são no primeiro exemplo, a expressão deve ser $$ R_1 = 10 ^ {- 6} \ frac {\ pi} {6} \ int_0 ^ \ infty v (D) D ^ 3N (D) dD $$ para obter um resultado em $ mm / s $.

Multiplicar isso por 3600 para obter um resultado em $ mm / hr $ produz a segunda expressão .



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