Численное исследование процессов проникающей турбулентной конвекции в атмосфере и водоеме с учетом массоэнергообмена через поверхность раздела

• Автор: Шлычков, Вячеслав Александрович
• Шифр специальности: 25.00.29
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 298 с. : ил

Содержание

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Постановка задачи
1.1. Уравнения атмосферной модели
1.2. Уравнения модели водоема
1.3. Краевые и начальные условия
1.4. Модели подсеточной турбулентности
1.5. Модель приводного слоя
1.6. Конечно-разностная аппроксимация и методы решения
1.7. Энергетика конвекции
1.8. Числовые параметры модели
1.9. Резюме по главе
Глава 2. Локальное динамическое взаимодействие
атмосферы и водоема с учетом поверхностного волнения
2.1. Постановка динамической задачи
2.2. Учет вязких слоев
2.3. Преобразования энергии
2.4. Метод решения, задание параметров
2.5. Параметрическая модель диффузионного подслоя
в воде
2.6. Параметрическая модель переходного слоя
2.7. Результаты и выводы по главе
Глава 3. Термическое взаимодействие
3.1. Уравнение баланса тепла
3.2. Учет тепловых пленок
Содержание
3.3. Моделирование суточного цикла водохранилища
Веллингтон
3.4 Оценка чувствительности модели к вариациям
параметров
3.5. Результаты и выводы по главе
Глава 4. Конвекция в атмосферном пограничном слое
4.1. Влияние потока тепла и скорости ветра на параметры слоя перемешивания
4.2. Применимость двумерного приближения в моделях конвекции
4.3. Конвекция при суточном температурном цикле
4.4. Моделирование изолированного мезомасштабного вихря
4.5. Развитие кучевых облаков и образование осадков
4.6. Результаты и выводы по главе
Глава 5. Проникающая конвекция в водоеме
5.1. Проблемы горизонтальных масштабов и разрешения
5.2. Конвекция при ночном охлаждении
5.3. Конвекция в условиях дрейфа и циркуляция Ленгмюра
5.4. Выводы по главе
Глава 6. Сопряженная конвекция в атмосфере
и водоеме
6.1. Возможность возникновения конвективной
неустойчивости при взаимодействии
Содержание

6.2. Прямая склейка конвективных полей
6.3. Сопряженная конвекция в период ночного охлаждения
6.4. Выводы по главе
Глава 7. Применение моделей конвекции в задачах
переноса примеси
7.1. Перенос аэро -гидрозоля в системе "берег -атмосфера - водоем"
7.2. Влияние конвекции на вертикальный перенос аэрозоля
7.3. Перенос плавучей примеси в воде
Заключение
Литература
1.3. Краевые условия
дополнять их. Вместе с тем, проведенные ниже (см. гл.6) исследования показали, что прямая передача через поверхность тепла и импульса за счет конвективных флуктуаций оказывается пренебрежимо малой в силу существенной разномасштабности пульсационных полей АПС и ВПС. Таким образом, можно считать, что конвективные структуры в АПС интенсивно развиваются выше приводного слоя, т.е. при z > h, а массоэнергообмен на поверхности раздела полностью описывается системами для средних полей (1.6),(1.8) с соответствующими краевыми условиями. Это соответствует теоретическому и экспериментальному представлению о физике процессов вблизи подстилающей поверхности [53, 87, 99]. Согласно этому запишем
W + Cdt = ° ПР иг = Я; (L14)
u = v — w = 0, 9 = 6o(t,x,y) при z = h] (1-15)
ü = v — w = 0 T = Tu(t,x,y) при z = 0; (1.16)
ж “ бш = 0 при 2 = (117)
где 6>о, То - случайные функции малой амплитуды с нулевым математическим ожиданием. В некоторых вариантах вместо (1.16) применялись условия [195]
Où Ov ~ ОТ ~
— = —= 0, w = 0, Тф— = BQ(t, х, у) при 2 = 0; (1.18)
Соотношения (1.14) и (1.17) представляют форму радиационных условий на верхней и нижней границах области для искомых функций ф, ф и задают открытые границы для быстрых