Численные модели мантийной конвекции с переменной вязкостью и фазовыми переходами

• Автор: Евсеев, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 25.00.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 102 с. : ил.

1. У равнения мантийной конвекции с переменной вязкостью и
фазовыми переходами.
1. Точное аналитическое решение уравнений мантийной конвекции
1. Влияние иизковязкой астеносферы на структуру конвекции.
Г лава II. Разработка программы численного моделирования
двумерной мантийной конвекции методом конечных элементов
Г лава III. Влияние эндотермического фазового перехода на структуру мантийной конвекции и массобмен между нижней и верхней мантией
3. Свойства перемежающейся конвекции зависимость амплитуды и
периода колебаний от числа Рэлея и наклона фазовой кривой
3. Диаграмма критических значений наклона фазовой кривой, числа
Рэлея и степени массообмена
Г лава IV. Тсиловая конвекция при различной ширине фазовых
переходов
Г лава V. Модели конвекции при высоких числах Рэлея в вытянутой
но горизонтали области
Г лава VI. Фазовые переходы в мантии Земли и их влияние на конвекцию.
Введение


Наряду с основными нерешенными проблемами глобальной геодинамики, такими как построение динамической теории литосферных плит, объяснение природы мантийных плюмов, важным является изучение структуры конвекции и влияние на нее реологии мантии, химических неоднородностей и фазовых переходоа Целью диссертации было внести вклад в решение задачи о влиянии фазовых переходоа
В последние два десятилетия широко обсуждалась гипотеза о том, что эндотермический фазовый переход на глубине 0 км может принципиально изменять структуру конвективных течений и приводить к расслоению конвекции и эпизодическим скачкообразным обменам вещества между верхней и нижней мантией аваланчам. Именно сменой этих режимов конвекции предлагалось объяснять, например, циклы тектонической активности Земли. Однако в последнее время появились сомнения в применимости этих представлений к реальной Земле. Поскольку влияние фазовых переходов на конвекцию очень чувствительно к используемым параметрам, то актуальным было провести более детальные, по сравнению с ранее проводимыми, расчеты влияния фазовых переходов на конвекцию при различных значениях их параметров. При сопоставлении результатов с процессами в реальной Земле необходимо было также учесть все новые уточненные данные лабораторных измерений вещества мантии при высоком давлении. Па основе известного алгоритма численного решения уравнений конвекции создана оригинальная программа, позволяющая экономично и быстро рассчитывать мантийную конвекцию с переменной вязкостью и маркерами, переносящими вязкость и плотность. Разработан программный модуль, позволяющий проводить численную автоматизированную проверку решений уравнений конвекции путем непосредственной подстановки полученного решения в систему дифференциальных уравнений и вычисления погрешностей. Разработан оригинальный графический интерфейс, который позволяет быстро и эффективно представлять в графическом виде поля температур.