In der Chemie, den Technik- und Erdwissenschaften, ist Advektion ein Transportmechanismus einer Substanz oder erhaltenen Eigentums durch eine Flüssigkeit wegen der Hauptteil-Bewegung von Flüssigkeit. Ein Beispiel der Advektion ist der Transport von Schadstoffen, oder Schlamm in einem Fluss durch Hauptteil-Wasser fließen stromabwärts. Ein anderer allgemein advected Menge ist Energie oder enthalpy. Hier kann die Flüssigkeit jedes Material sein, das Thermalenergie, wie Wasser oder Luft enthält. Im Allgemeinen können jede Substanz oder erhaltene, umfassende Menge advected durch eine Flüssigkeit sein, die halten oder die Menge oder Substanz enthalten kann.

In der Advektion transportiert eine Flüssigkeit etwas erhaltene Menge oder Material über die Hauptteil-Bewegung. Die Bewegung von Flüssigkeit wird mathematisch als ein Vektorfeld beschrieben, und das transportierte Material wird durch ein Skalarfeld beschrieben, seinen Vertrieb über den Raum zeigend. Advektion verlangt Ströme in der Flüssigkeit, und kann in starren Festkörpern so nicht geschehen. Es schließt Transport von Substanzen durch die einfache Verbreitung nicht ein. Advektion ist manchmal mit mehr Umgeben-Prozess der Konvektion verwirrt. Tatsächlich, convective Transport ist die Summe von advective sich verbreitender und Transporttransport.

In der Meteorologie und physischen Meereskunde bezieht sich Advektion häufig auf den Transport von einem Eigentum der Atmosphäre oder des Ozeans, wie Hitze, Feuchtigkeit (sieh Feuchtigkeit), oder Salzgehalt.

Advektion ist für die Bildung von orographic Wolken und den Niederschlag von Wasser von Wolken als ein Teil des hydrologischen Zyklus wichtig.

Unterscheidung zwischen Advektion und Konvektion

Der Begriff Advektion wird manchmal als ein Synonym für die Konvektion gebraucht. Technisch ist Konvektion die Summe des Transports durch die Verbreitung und Advektion. Transport von Advective beschreibt die Bewegung von etwas Menge über den Hauptteil-Fluss einer Flüssigkeit (als in einem Fluss oder Rohrleitung).

Meteorologie

In der Meteorologie und physischen Meereskunde bezieht sich Advektion häufig auf den Transport von einem Eigentum der Atmosphäre oder des Ozeans, wie Hitze, Feuchtigkeit oder Salzgehalt. Advektion ist für die Bildung von orographic Wolken und den Niederschlag von Wasser von Wolken als ein Teil des hydrologischen Zyklus wichtig.

Andere Mengen

Die advektive Gleichung gilt auch, wenn die Menge, die advected ist, durch eine Wahrscheinlichkeitsdichte-Funktion bei jedem Punkt vertreten wird, obwohl die Erklärung der Verbreitung schwieriger ist.

Mathematik der Advektion

Die advektive Gleichung ist die teilweise Differenzialgleichung, die die Bewegung eines erhaltenen Skalarfeldes regelt, weil es advected durch ein bekanntes Geschwindigkeitsvektorfeld ist. Es wird mit dem Bewahrungsgesetz des Skalarfeldes zusammen mit dem Lehrsatz von Gauss abgeleitet, und die unendlich kleine Grenze nehmend.

Ein leicht vergegenwärtigtes Beispiel der Advektion ist der Transport von in einen Fluss abgeladener Tinte. Als der Fluss fließt, wird sich Tinte stromabwärts in einem "Puls" über die Advektion bewegen, weil die Bewegung von Wasser selbst die Tinte transportiert. Wenn hinzugefügt, zu einem See ohne bedeutenden Hauptteil-Wasserfluss würde sich die Tinte einfach nach außen von seiner Quelle auf eine sich verbreitende Weise zerstreuen, die nicht Advektion ist. Bemerken Sie, dass weil es sich stromabwärts bewegt, wird sich der "Puls" von Tinte auch über die Verbreitung ausbreiten. Die Summe dieser Prozesse wird Konvektion genannt.

Die advektive Gleichung

In Kartesianischen Koordinaten ist der advektive Maschinenbediener

:.

wo u = (u, u, u) das Geschwindigkeitsfeld ist, und  der del Maschinenbediener ist (bemerken Sie, dass Kartesianische Koordinaten hier verwendet werden).

Die advektive Gleichung für eine erhaltene Menge, die durch ein Skalarfeld ψ beschrieben ist, wird mathematisch durch eine Kontinuitätsgleichung ausgedrückt:

wo  der Abschweifungsmaschinenbediener ist und wieder u das Geschwindigkeitsvektorfeld ist. Oft wird es angenommen, dass der Fluss incompressible ist, d. h. befriedigt das Geschwindigkeitsfeld

:

und, wie man sagt, ist u solenoidal. Wenn das so ist, nimmt die obengenannte Gleichung zu ab

:

Insbesondere wenn der Fluss, dann unveränderlich

ist:

der zeigt, dass ψ entlang einer Stromlinie unveränderlich ist.

Wenn eine Vektor-Menge (wie ein magnetisches Feld) advected durch das solenoidal Geschwindigkeitsfeld u ist, wird die advektive Gleichung oben:

:

Hier, eines Vektorfeldes statt des Skalarfeldes} zu sein.

Das Lösen der Gleichung

Die advektive Gleichung ist nicht einfach, numerisch zu lösen: Das System ist eine teilweise Hyperbeldifferenzialgleichung und Interesse normalerweise Zentren auf diskontinuierlichen "Stoß"-Lösungen (die für numerische Schemas notorisch schwierig sind zu behandeln).

Sogar mit einer Raumdimension und einem unveränderlichen Geschwindigkeitsfeld bleibt das System schwierig vorzutäuschen. Die Gleichung wird

:

wo ψ = ψ (x, t) das Skalarfeld ist, das advected ist, und u der x Bestandteil des Vektoren u = (u, 0,0) ist.

Gemäß Zang kann numerischer Simulation durch das Betrachten des Verdrehens symmetrischer Form für den advektiven Maschinenbediener geholfen werden.

:wo:

und u ist dasselbe als oben.

Seitdem verdrehen Symmetrie bezieht nur imaginären eigenvalues ein, diese Form reduziert das "Vernichten" und "geisterhafte Blockieren, das" häufig in numerischen Lösungen mit scharfen Diskontinuitäten erfahren ist (sieh Boyd)

Mit der Vektor-Rechnungsidentität können diese Maschinenbediener auch auf andere Weisen ausgedrückt, in mehr Softwarepaketen für mehr Koordinatensysteme verfügbar werden.

::

Diese Form macht auch sichtbar, dass das Verdrehen symmetrischen Maschinenbedieners Fehler einführt, wenn das Geschwindigkeitsfeld abweicht.

Siehe auch

• Kontinuitätsgleichung
• Konvektion
• Zahl von Courant
• Zahl von Péclet
• Überschwingen (Signal)
• Teilweise Differenzialgleichung
• Del
• Die Atmosphäre der Erde
• Verbreitung