Льдообразование в факеле искусственного дождя как метод использования водных и климатических ресурсов

• Автор: Сосновский, Александр Вульфович
• Шифр специальности: 11.00.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛЬДООБРАЗОВАНИЯ В КАПЛЕ ВОДЫ

1.1. Постановка задачи. II

1.2. Математическое моделирование процесса льдообразования в капле воды

1.3. Экспериментальное исследование процесса замерзания капель воды в потоке воздуха, сравнение теоретических и экспериментальных результатов .
1.4. Влияние метеорологических параметров на интенсивность процесса замерзания капель воды

1.5.Температура поверхности замерзающей капли .

1.6. Упрощение расчетных формул.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛЬДООБРАЗОВАНИЯ В ФАКЕЛЕ ИСКУССТВЕННОГО ДОЖДЯ.

2.1. Постановка задачи

2.2. Математическое моделирование процесса льдообразования в факеле искусственного дождя.
2.3. Определение скорости вентиляции факела ветром .
2.4. Экспериментальное исследование процесса льдообразования в факеле искусственного дождя
2.5. Анализ экспериментальных результатов .
2.6. Некоторые частные случаи факельного льдообразования
2.6.1. Влияние начальной температуры воды
2.6.2. Изменение эффективной высоты факела
2.7. Упрощение расчетных формул с учетом реальных
условий зимнего дождевания .
2.8. Влияние метеорологических параметров на эффекты
факельного льдообразования .
2.9. Применение метода факельного льдообразования
для исследования структуры искусственного дождя
Глава 3. ПРИМЕНЕНИЕ ФАКЕЛЬНОГО МЕТОДА ДЛЯ НАМОРАЖИВАНИЯ
МОНОЛИТНОГО ЛЬДА 3.1. Особенности процесса замерзания тонкого слоя воды на ледяном основании .
5 3.2. Исследования по интенсификации процесса намораживания льда
3.3. Применение факельного метода для намораживания
монолитного льда
Глава 4. ВЛИЯНИЕ КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ
НАМОРАЖИВАНИЯ ЛЬДА С ПРИМЕНЕНИЕМ ФАКЕЛЬНОГО МЕТОДА
4.1. Определение коэффициента конвективного теплооб эо
мена ледяной поверхности
4.2. Влияние снежного покрова на интенсивность намораживания льда ЮЗ
4.3. Расчет оптимальной толщины слоя водноледовой
смеси ИЗ
Глава 5. ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ДЛЯ РЕШЕНИЯ
ШИРОКОГО КРУГА НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЗАДАЧ В РАЗЛИЧНЫХ ФИЗИКОГЕОГРАФИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ 5.1. Опыт и перспективы применения факельного метода для решения актуальных народнохозяйственных задач
5.2. Анализ эффективности применения метода факель
ного льдообразования в различных физико
географических условиях.
5.3. Перспективы применения факельного метода для целенаправленных воздействий на процесс льдообразования и свойства природнотехногенных льдов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Ходакову за постоянное внимание и поддержку в процессе выполнения исследования. Автор признателен А. В.Гордейчику, В. В.Гохману, Ю. А.Чарушникову за помощь в проведении полевых исследований и сотрудникам отдела гляциологии за советы и критические замечания, способствовавшие улучшению работы. ГЛАВА I. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛЬДООБРАЗОВАНИЯ В КАПЛЕ ВОДЫ. Постановка задачи. При искусственном дождевании процесс тепло и массообмена происходит в объеме воздуха, заполненном падающими каплями воды. Поэтому рассмотрение вопроса об эффективности метода дождевания для получения льда требует изучения процесса кристаллизации отдельной капли воды, находящейся в потоке воздуха. Определение закона кристаллизации капель сводится к решению задачи Стефана. Известное классическое решение задачи о затвердевании шара, предложенное Л. С.Лейбензоном и основанное на предположении о квазистационарности температурного поля в твердой оболочке и постоянстве температуры на поверхности шара, неприемлемо для вывода закона кристаллизации капель воды в воздухе, так как в нем не учитывается изменение температуры поверхности твердой оболочки по мере стягивания фронта затвердевания к центру шара. В работе дается приближенное решение задачи о замерзании капли воды с учетом изменения температуры ее поверхности. При этом тепломассообмен капли воды ледяной частицы с воздухом учитывался введением ветрового множителя, который в дальнейшем был заменен на критериальные зависимости для определения коэффициентов тепло и массообмена . Однако применимость полученного решения ограничена интервалом значений температуры окружающего воздуха от 0 до С, для которого и подобрана аналитическая зависимость плотности насыщенного пара от температуры. Такое ограничение следут из постановки рассмотренной в этих работах задачи, в которой время полета капли не ограничивается. Последнее приводит к тому, что при длительном интенсивном охлаждении температура поверхности капли становится достаточно низкой и предположение о
квазистационарности распределения температуры в ледяной оболочке может нарушаться. При решении нашей задачи время взаимодействия капли воды с потоком воздуха ограничено временем, в течение которого капля падает с заданной высоты, В этом случае, как будет показано в дальнейшем, поверхность капли не успевает сильно охладиться, поэтому возможно решение задачи при более низких температурах окружающего воздуха. Рассмотрим условия, при которых справедливо предположение о квазистационарном распределении температуры. Пренебрегая кривизной поверхности капли, можно принять, что скорость установления температурного равновесия , где температуропроводность льда, ТТ время, а скорость перемещения фронта кристаллизации определяется известной формулой Стефана I Vi. С. лТ г . А . А . Расчеты по этой формуле показывают, что скорость установления температурного равновесия в ледяной корке значительно больше, чем скорость перемещения фронта кристаллизации. Так, при аТ 1 значение л изменяется от 0, до 0, при . Поэтому при небольшом охлаждении поверхности можно принять квазистационарное распределение температзфы в ледяной оболочке. При решении задачи о замерзании капли воды в потоке воздуха примем следующие предположения капля имеет сферическую форму для капель искусственного дождя, имеющих диаметр порядка мм, это условие справедливо температура воды в капле в на
чальный момент равна 0С внутренняя циркуляция жидкости отсутствует ввиду большого количества ледяных частиц в воздухе предполагается, что переохлаждение незначительно и ледяная оболочка появляется мгновенно замерзание капли начинается с поверхности и фронт кристаллизации симметрично перемещается от нее к центру температурное поле в ледяной оболочке квазистационарно. II. Т температура Ъ текущая координата. Д теплопроводность льда Л и. При составлении уравнения теплового баланса 1. То , 1. Эта зависимость справедлива при изменении температуры поверхности капли в интервале от 0 до 6С, при более низких значениях температуры воздуха ее точность снижается. Решая уравнение 1. Т Т 1.