Численное моделирование активного воздействия на теплые и переохлажденные туманы

Мамучиев, Инал Магометович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Численное моделирование активного воздействия на теплые и переохлажденные туманы
ВАК РФ 25.00.30, Метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат диссертации по теме "Численное моделирование активного воздействия на теплые и переохлажденные туманы"

На правах рукописи

Мамучиев Инал Магометович

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АКТИВНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ТЕПЛЫЕ И ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫЕ ТУМАНЫ

25.00.30 - метеорология, климатология, агрометеорология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

НАЛЬЧИК-2005

Работа выполнена в ГУ "Высокогорный геофизический институт" Федеральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Калов Хажбара Мамизович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ашабоков Борис Азраталиевич

доктор физико-математических наук Закинян Роберт Гургенович

Ведущая организация: Таганрогский государственный

радиотехнический университет, г. Таганрог

Защита состоится 1 июля 2005 года в 15 часов на заседании диссертационного совета Д.327.001.01 при ГУ "Высокогорный геофизический институт" Росгидромета по адресу: 360030, КБР, г. Нальчик, пр. Ленина, 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГУ "Высокогорный геофизический институт"

Автореферат разослан 31 мая 2005 г.

Ученый секретарь —

диссертационного совета,-—

доктор физ.-мат. наук —Т Шаповалов А.В,

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Анализ существующего положения физики образования и развития туманов и низких слоистых облаков в естественных условиях и при активном воздействии (АВ) с целью их рассеяния показывает, что в этой области имеется ряд нерешенных вопросов, которые требуют проведения дальнейших экспериментальных и теоретических исследований. В современных условиях роль численного моделирования в исследовании различных проблем физики туманов и облаков возрастает. Создание более эффективных методов активного воздействия на туманы требует исследования их образования и развития в естественных условиях и при активном воздействии. В связи с этим разработка методов математических расчетов и их применение для исследования изменения во времени концентрации частиц, водности и метеорологической дальности видимости (МДВ) в теплых и переохлажденных туманах при активном воздействии на них, являются актуальными задачами.

Математическое моделирование является важным инструментом исследования физических процессов активного воздействия на туманы при различных условиях. Использование методов математического моделирования позволяет исследовать роль отдельных факторов, изучать характеристики системы в тех случаях, когда проведение натурных экспериментов затруднено или невозможно, а также моделировать методы активных воздействий и оценивать их эффективность.

Целью работы является численное моделирование активного воздействия на теплые и переохлажденные туманы различными средствами на основе детальных физико-математических моделей для усовершенствования применяемых технологий АВ и разработки новых средств воздействия.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- разработка моделей АВ, алгоритмов расчета и их реализация на

ЭВМ;

— проведение численных экспериментов по рассеянию теплых туманов искусственными каплями воды различной дисперсности и концентрации;

- исследование АВ на туман тепловым и динамическим методами;

— моделирование АВ на переохлажденные туманы кристаллизующим реагентом;

— разработка рекомендаций по усовершенствованию методов АВ на теплые и переохлажденные туманы.

Научная новизна работы. В работе впервые получены следующие результаты:

- исследовано взаимодействие искусственных капель воды с каплями тумана и получено, что АВ на теплый туман с концентрацией

капель 9108 м3 и радиусами 1-16 мкм неэффективно для искусственных капель радиусом 300 мкм, частично эффективно для 600 и 1000 мкм, эффективно для 1800 мкм капель при концентрациях 103, 5 • 103 и 104 м"3;

— проведено исследование АВ на туман тепловым методом и получено, что применение водорода вместо керосина позволит повысить эффективность и экологичность этого метода;

— при исследовании АВ на туман динамическим методом получено, что для рассеяния мощных туманов необходимо применение устройств большой производительности mп (не менее 12000 м3/мин);

— при АВ на переохлажденный туман искусственными ледяными кристаллами определены время его рассеяния, конечный радиус ледяных кристаллов и МДВ в зависимости от концентрации искусственных кристаллов;

— на основе численных расчетов разработаны рекомендации по усовершенствованию различных методов рассеяния теплых и переохлажденных туманов и разработке новых средств воздействия.

Научная и практическая ценность. В диссертационной работе проведен комплекс теоретических исследований по проблеме рассеивания теплых и переохлажденных туманов с применением экологически чистых веществ, таких как вода, водород, жидкий азот и т.д. Полученные результаты при численном моделировании представляют интерес с точки зрения усовершенствования способов АВ на облака и туманы. В частности, при выборе составов реагентов для получения частиц с необходимыми размерами и концентрацией и др. Результаты расчетов необходимы для совершенствования технологий рассеяния туманов в аэро- и морских портах, на космодромах, автодорогах, лыжных трассах, для осаждения пыли, образующейся в карьерах и т.д.

Предмет защиты. На защиту выносятся следующие положения:

— результаты моделирования рассеяния теплых туманов искусственными водяными каплями различной дисперсности и концентрации;

— методика и результаты расчетов рассеяния теплых туманов тепловым методом с применением экологически безопасных веществ;

— результаты исследований по рассеянию туманов динамическим методом;

— численная модель роста искусственных кристаллов в переохлажденном тумане и результаты исследований на ее основе;

— рекомендации по усовершенствованию средств воздействия на

туманы.

Личный вклад автора. Все основные результаты диссертации получены лично автором. Личный вклад автора заключается в разработке численных моделей рассеяния теплых туманов при АВ искусственными водяными каплями и переохлажденных туманов- ледяными кристаллами, проведении расчетов по тепловому и динамическому методам АВ на туман. Автором лично проведен анализ результатов исследований по рас-4

сеянию теплых и переохлажденный туманов.

Гидрометеорологической службы России (Москва, 2004); V Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (весенняя сессия) (Кисловодск, 2004); совещании-семинаре "Совершенствование специализированного гидрометеорологического обеспечения транспортных отраслей" (Уфа, 2004); V Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (осенняя сессия) (Сочи, 2004); 50-й юбилейной научно-методической конференции СГУ "Университетская наука - региону"(Ставрополь, 2005).

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 130 страницах печатного текста, включая 33 рисунка и 50 таблиц. Список литературы составляет 121 наименование.

Автор глубоко благодарен своему научному руководителю доктору физико-математических наук Калову Х.М. и доктору физико-математических наук Шаповалову А.В. за помощь и поддержку на всех этапах работы над диссертацией.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы исследования, формулируются цели и задачи диссертационной работы, характеризуются теоретические и методологические основы, объект и предмет исследования, раскрывается научная новизна и практическая значимость полученных результатов, а также апробация работы.

Первая глава носит обзорный характер.

В разделе 1.1 приводится описание физики туманов различных типов, полученное в результате сравнительного анализа данных литературных источников разных авторов, внесших весомый вклад в развитие метеорологической науки в исследуемой области. Рассматриваются современные представления о термодинамических и микрофизических условиях образования тумана, а также процессы, происходящие в адвективных, радиационных и смешанных туманах.

Затрагиваются вопросы, связанные с суточным и годовым ходом их проявления, мощностью развития и МДВ в них.

Раздел 1.2 посвящен описанию наиболее изученных на сегодняшний день методов АВ на теплые и переохлажденные туманы, проанализированы преимущества и недостатки рассматриваемых методов АВ на них.

Отмечено, что в основе всех известных методов АВ на облака и туманы лежит воздействие на:

1) неустойчивость фазового состояния воды,

2) коллоидную неустойчивость системы капель,

3) термическую устойчивость атмосферы.

Физическими принципами рассеяния для любых типов туманов являются:

1) осаждение тумана за счет укрупнения капель путем засева льдообразующими и гигроскопическими реагентами;

2) испарение тумана путем подогрева воздушной массы;

3) испарение тумана за счет динамического воздействия с целью создания нисходящих потоков ненасыщенного воздуха над верхней кромкой тумана.

В свою очередь вещества, применяемые для АВ на облака и туманы, разбиты на несколько групп:

1) кристаллизующие реагенты;

2) хладореагенты : N2, СО2, пропан и др.;

3) водяные капли;

4) гигроскопические реагенты: №С1, СаС12 и др.;

5) поверхностно-активные вещества.

Кроме того, нужно отметить, что указанные выше группы реагентов предназначены для использования в различных температурных условиях, причем водяные капли, гигроскопические реагенты и поверхностно-активные вещества применяются для рассеяния или предупреждения теплых туманов, а кристаллизующие и хладореагенты — для рассеяния переохлажденных туманов.

Наиболее практичным методом воздействия нагтеплые туманы в настоящее время считается тепловой метод с использованием турбореактивных двигателей (ТРД), который экономически выгоден лишь при его использовании в крупных аэропортах с большим количеством самолетовылетов. В отношении методов АВ на переохлажденные туманы большое предпочтение в научных кругах отдается кристаллизующему реагенту и хладореагенту N

В разделе 1.3 проводится качественное рассмотрение влияния "коллективного эффекта" падающей системы капель высокой концентрации на рассеяние туманов.

Поскольку тема диссертационной работы связана с расчетами, в разделе 1.4 анализируются различные приближенные математические методы (метод последовательных приближений, Эйлера, Адамса, Рунге-Кутта, Милна, Крылова, Чаплыгина и др.) с различной степенью точности.

В разделе 1.5 проводится обзор технических средств воздействия на облака и туманы, существующих на сегодняшний день.

Несмотря на некоторые успехи в области рассеяния туманов, существует много вопросов, которые требуют дальнейших теоретических исследований с применения методов математического моделирования.

Во второй главе представлена разработанная численная модель, описывающая метод рассеяния теплого тумана путем вымывания его частиц искусственными каплями воды различной дисперсности. Здесь 6

исследуется взаимодействие искусственных капель с радиусами 300, 600, 1000,1800 мкм и капель тумана с размерами от 1 до 16 мкм.

Целью исследования в этой главе является оценка изменения концентрации, водности и МДВ в тумане во времени при проведении АВ искусственными каплями.

В разделе 2.1 подробно излагается постановка задачи и методика расчетов характеристик тумана при вымывании его частиц искусственными каплями.

Модель построена в предположении падения искусственных капель радиусом г2 сквозь туман, состоящий из микронных капель с функцией распределения по размерам й(г).

Убыль мелких капель при коагуляции с искусственными каплями описывается выражением

= -/! (и) ■ К(т, т') • /2 К) <Ы, а о

где Щш) — функция распределения по массам капель тумана; £,(ш) — функция распределения по массам искусственных капель; К(т, т') -коэффициент коагуляции.

Задача исследования заключается в расчете изменения функции распределения капель тумана во времени при заданных концентрациях искусственных капель и капель тумана.

Считается, что частицы тумана состоят из трех фракций с заранее заданными концентрациями.

Введение градаций по размерам мелких и крупных капель приводит к следующей системе уравнений:

(2)

где — функция распределения капель тумана.

Уравнение (2) решалось методом Рунге-Кутта, обеспечивающим требуемый порядок точности вычислений.

В расчетах использованы табличные данные коэффициента слияния и скорости падения искусственных капель. Уравнение (2) позво-

ляет вычислить изменение функции распределения мелких капель тумана за счет процесса захвата искусственными каплями.

Зная можно определить концентрацию мелких капель:

о)

где Дш, — интервал массы частиц тумана, соответствующий интервалу радиусов от г1 до Г] + с1г|.

Метеорологическая дальность видимости рассчитывалась по формуле Траберта:

(4)

где Ь — безразмерный коэффициент; п1 и п2 — концентрации капель тумана и искусственных капель, соответственно; г1 и г2 - их радиусы.

Расход воды при активном воздействии на туман оценивается следующим образом. Считается, что засев искусственными каплями осуществляется в верхнем слое тумана толщиной ДЬ = 1 м над площадками 8тш = 25000 м2 (50 м х 500 м) и 8тах = 100000 м2 (100 м х 1000 м).

Расход воды в единицу времени на 1 м3 составляет:

где m2 — масса искусственной капли воды. Для всего объема требуется:

где - объем засеваемого слоя тумана; - слой засева; —

площадь засева; t — время воздействия.

В разделе 2.2 приводятся результаты численных экспериментов, где использовались следующие исходные параметры:

для искусственных капель -

п2= 103,5 • 103, 104 м"3;

для капель тумана - г1 = 1,2, 3,4, 5, 6, 8,9, 10, 14, 15, 16 мкм; П|= 9 • 108 м'3.

Расчеты проведены для интервала времени 120 с. Рассчитано 48 вариантов АВ искусственными каплями на туман. Ниже представлены расчетные данные одного из этих вариантов: 8

Исходные данные для искусственных капель:

п2 - концентрация (м"3) 5000

- водность (г/м3) 20,9

г2-радиус (мкм) 1000

\2 - скорость падения (м/с) 6,49

Исходные данные для капель тумана:

П| - концентрация (м"3) 9 • 108 ql - водность (г/м3) 12,51 Г| - радиус (мкм) 14,15,16

Таблица 1 - Изменение характеристик тумана со временем при коагуляции с искусственными каплями

Время, 1 (сек) Концентрация, П| (м-3) Водность, Я! (г/м3) МДВ,Ь (м)

0 9- 108 12,51 3,1

5 5,7 • 10" 7,95 3,96

10 3,62 ■ 108 5,04 6,25

15 2,29- 108 3,195 12,1

20 1,46 • 108 2,025 17,3

25 0,92 • 10" 1,278 30,3

30 5,84-10' 0,812 47,8

35 3,71 • 10' 0,514 75,4

40 2,35 • 10' 0,326 119

45 1,49-10' 0,206 188

50 0,95 • 10' 0,131 297

55 5,99 • 10" 0,083 468

60 3,8 ■ 106 0,053 738

65 2,41 • 106 0,033 1167

70 1,53 • 10й 0,021 1833

75 0,97- 10й 0,013 2900

80 6,14- 105 0,0085 4567

85 3,89- 105 0,0054 7200

90 2,47 • 105 0,0034 11333

95 1,57- 10* 0,0022 17889

100 1,0- 103 0,0014 22950

105 6,29- 104 0,0009 44667

110 4,0- 104 0,0006 70333

115 2,53 • 104 0,0004 111000

120 1,6- 10" 0,0002 175556

0,0054 г/м3) при АВ. Одновременно идет рост МДВ с 3,1 м до 7200 м. За 60 с МДВ достигает значения 738 м, что является очень высоким показателем в плане оперативности воздействия. При этом расход воды составляет: Мтш = 26 т и Мтах = 105 т.

Далее в разделе 2.3 затрагиваются различные технические устройства для создания искусственных капель воды и возможность использования для рассеяния теплых туманов и низких слоистых облаков самолетов отечественного производства, способных заправляться водой во время полета над водоемом (озеро и т.д.)- В качестве импульсно-струйных устройств для рассеивания тумана приводятся технические характеристики переносного лафетного ствола ПЛС-20П и аэродромного пожарного автомобиля АА-60(7310)-160.01.

В разделе 2.4 представлена методика расчетов рассеяния тумана тепловым методом, аналогичная приведенной в работах Л.Г.Качурина. Данный этап работы предполагает оценку возможности прогрева теплого тумана над ВПП с применением бензина, керосина, ацетилена и водорода при отсутствии ветра и при его наличии.

В случае равномерного прогрева объема тумана V над ВПП площадью 100 х 1000 м2 до высоты Ь = 100 м с целью увеличения МДВ при штиле для прогрева всего объема на ДТ = 1 °С необходимо количество тепла (табл.2):

где р— плотность воздуха, ср-удельная теплоемкость воздуха. 10

При этом расход горючего вещества Р на весь подогреваемый объем воздуха определялся по формуле

где а — теплотворная способность вещества.

Результаты расчетов для различных веществ представлены в табл. 2.

Таблица 2 — Расход горючего вещества при штилевых условиях

Вещество а, МДж/кг V, м3 <3, ГДж дт, '■с Расход, Р, кг

Бензин 44-47 280

Керосин 44-46 10" 12,6 1 280

Ацетилен 48,1 263

Водород 120 105

При наличии ветра с постоянной скоростью V = 1 м/с перпендикулярно ВПП для равномерного прогрева на ДТ = 1 "С полосы тумана длиной 1 до высоты h потребуется в 1 с количество тепла

/ и

с11

р-ср-АТ.

Расход горючего вещества рассчитывался по формуле:

Результаты расчетов для различных веществ представлены в табл. 3. Таблица 3 - Расход горючего вещества при ветре с V = 1 м/с

(9)

(10)

Вещество а, МДж/кг 1, м Ь, м сКУА, МДж/с ДТ, °С Расход, Р, кг/с

Бензин 44-47 2,8

Керосин 44-46 103 ю2 126 1 2,8

Ацетилен 48,1 2,6

Водород 120 1,1

С увеличением скорости ветра расход горючего вещества увеличится. Из результатов расчетов следует, что водород обладает наибольшей теплотворной способностью. Создание и применение безопасной водородной технологии АВ по рассеянию теплого тумана позволит сократить расход горючего почти в 3 раза по сравнению с другими веществами.

В разделе 2.5 исследуется рассеяние тумана динамическим методом. В данном методе рассеивание тумана происходит за счет опускания и одновременного вовлечения ненасыщенного воздуха из верхних слоев в нижние с помощью системы устройств (компрессоры, вентиляторы и т.д.), выкачивающих воздух (туман) из просветляемой зоны.

Скорость опускания верхней границы тумана определяется формулой:

где тп — производительность одного устройства; N — их количество, 8 — площадь рассеяния.

Результаты расчетов, полученные по формуле (11), приведены в табл. 4. Таблица 4 - Изменение скорости опускания верхней границы тумана

Производительность устройства, тп (м3/мин) Число устройств, N Скорость опускания верхней границы тумана, "ЩМ/МНИ)

6000 15 0,9

20 1,2

25 1,5

30 1,8

35 2,1

40 2,4

12000 15 1,8

20 2,4

25 3,0

30 3,6

35 4,2

40 4,8

В результате расчетных оценок получено, что увеличение числа устройств на пять единиц приводит к увеличению скорости опускания верхней границы тумана на 0,3 м/мин (при т„ = 6000 м3/мин) и на 0,6 м/мин (при тп = 12000 м3/мин) над ВПП.

Таким образом, оперативное рассеяние туманов динамическим методом эффективно при использовании выкачивающих воздух устройств мощностью

В третьей главе представлена разработанная автором численная модель описывающая метод рассеяния переохлажденных туманов кристаллизующим реагентом.

Цель исследования в настоящей главе диссертации заключается в оценке времени рассеяния тумана, конечного размера ледяных кристал -12

лов и МДВ в тумане в зависимости от концентрации кристаллов при АВ кристаллизующим реагентом.

Описывается методика расчетов характеристик тумана при АВ льдообразующими реагентами, рассматриваются моно- и полидисперсные туманы. Рассеяние переохлажденных туманов достаточно эффективно осуществляется при внесении в них сравнительно небольшого числа искусственных ледяных кристаллов.

Физика АВ при этом заключается в том, что вследствие разности парциального давления насыщенного водяного пара над водой и льдом происходит перегонка пара с капель на кристаллы. Если концентрация ледяных кристаллов существенно меньше, чем капель, то перераспределение взвешенной в воздухе воды с большего числа частиц на меньшее приводит к резкому увеличению дальности видимости.

Формулы для скорости испарения капель и сублимационного роста ледяных кристаллов имеют вид:

(13)

где D - коэффициент молекулярной диффузии пара; рв„, Р - плотность и давление воздуха; р„, рл - плотность воды и льда; р, М- молярные массы водяного пара и воздуха; - давление насыщенного водяного пара

при температуре тумана над водой и льдом; ^ относительная влажность воздуха.

В уравнениях (12) и (13) кроме г, и гл от времени зависит также и относительная влажность Г. Для определения ее используется уравнение баланса парообразной и сконденсировавшейся влаги в тумане:

(14)

где параметры г0в, г0л, fo соответствуют моменту начала воздействия (t = 0).

Совместное численное решение уравнений (12), (13), (14) и (4) требует высокой точности вычислений и подбора временных шагов.

В главе приводятся также результаты расчетов,- которые получены при следующих значениях термодинамических и микрофизических параметров:

Атмосферное давление: 950; 1000 мб.

Средний радиус капель тумана: 4; 5; 10 мкм.

Радиус искусственных ледяных кристаллов: 2; 5; 10; 20 мкм.

Водность тумана: 0,2; 0,3; 0,6; 0,9 г/м3.

Рассчитано 12 вариантов АВ на туман искусственными ледяными кристаллами. В каждом расчете при разных концентрациях искусственных ледяных частиц определены следующие параметры: время наступления просветления, радиус, до которого вырастут ледяные частицы и дальность видимости, которая при этом установится.

Здесь приведены результаты расчетов для монодисперсного (табл. 5, рис.2) и полидисперсного туманов (табл. 6, рис.3):

Исходные данные для рассеяния монодисперсного тумана:

Температура воздуха (тумана): Давление воздуха: Водность тумана: Средний радиус капель тумана: Концентрация капель тумана: Дальность видимости до воздействия: Ьо = 65 м Радиус искусственных кристаллов: Го = 2 мкм

1» = -5°С Р=1000 мб = 0,2 г/м3 г1ср = 5 мкм

п,=3,82 109м-3

Таблица 5 - Результаты расчетов по рассеянию монодисперсного тумана

Концентрация ледяных частиц, пл(м"3) Время просветления, 1„„ (мин) Конечный радиус кристаллов, гл (мкм) мдв, Им)

104 60,8 168 2190

5 • 104 22,4 102 1189

105 14,0 81 950

2 • 10ь 9,0 64 746

З-Ю* 6,8 56 654

4- 105 5,6 51 596

5 • 105 4,9 48 547

6 - 105 4,4 45 513

7- Ю5 4,1 43 476

10" 3,1 38 429

Рисунок 2 - Зависимость Ц,, гл и Ь от концентрации искусственных

кристаллов

При введении в туман ледяных кристаллов с концентрацией 2 105 м"3 МДВ увеличивается на 679 м (табл. 5, рис. 2).

Исходные данные для рассеяния полидисперсного тумана:

t„ = -5° С

Р= 1000 мб

Температура воздуха (тумана): Давление воздуха: Водность тумана: Средний радиус капель тумана: Концентрация капель тумана: Дальность видимости до воздействия: Ьо = 43 м Радиус искусственных кристаллов: Го = 2 мкм

q, = 0,3 г/м г]ср = 5 мкм п, =5,73-109 м"

Таблица 6 - Результаты расчетов по рассеянию полидисперсного тумана

Концентрация ледяных частиц, л„(м"3) Время просветления, ^ (мин) Конечный радиус кристаллов, гл (мкм) МДВ, L(m)

10" 90,5 204 1485

5- 104 36,6 129 748

10' 24,4 105 564

2- 10' 16,1 84 435

3- 105 13 75 368

4- 10' 10,7 68 336

5- 10' 9,9 64 304

6- 10' 8,5 60 290

7- 10' 7,8 57 274

106 6,9 51 236

Рисунок 3 - Зависимость 1пр, гл и Ь от концентрации искусственных кристаллов

За 16 минут при заданной концентрации капель тумана МДВ увеличивается на 392 м (с 43 до 435 м) (табл. 6, рис. 3).

В заключении приводятся основные выводы, полученные при численном моделирований АВ на туманы, и даются рекомендации по использованию результатов исследований диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ: В настоящей диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Усовершенствован алгоритм расчета рассеяния тумана искусственными водяными каплями с применением детальных микрофизических интегро-дифференциальных уравнений и экспериментальных значений коэффициента слияния частиц.

2. Выполнены численные расчеты вымывания капель тумана диаметром 1 — 16 мкм искусственными водяными каплями радиусом 300, 600,1000 и 1800 мкм. При этом получено, что:

2.1. Рассеяние тумана искусственными каплями радиусом 300 мкм с концентрациями 103 — 104 м*3 не вызывает существенного увеличения метеорологической дальности видимости (МДВ) для капель тумана размерами 1-16 мкм.

2.2. В случае АВ на туман каплями радиусом 600 мкм с концентрацией 103 м*3 увеличение МДВ составляет порядка 22 м. При их концентрации 5 • 10 м" - 181 м. Для капель с концентра 11й4ай3МДВ увеличивается на 1032 м за 120 с. Расход воды в последнем случае составляет 27 т для площади 25 • 103 м2

2.3. Для капель размером 1000 мкм и концентрацией 103 м"3 рост МДВ составляет 109 м. При концентрациях крупных капель от 5 • 103 до 104 м'3 МДВ достигает высоких значений за короткое время (15 - 45 с) с расходом воды 21 т для площади 16

103 м2.

2.4. Воздействие каплями радиусом 1800 мкм вызывает значительное увеличение МДВ при концентрациях искусственных капель 103-104 м" . Значение МДВ увеличивается на 500 м и более за 10 - 30 с.

Таким образом, проведенные расчеты показывают, что процесс вымывания искусственными каплями частиц тумана при определенном соотношении их размеров достаточно эффективен.

Данный метод может использоваться также для очищения воздуха от различных микропримесей.

3. Проведены расчетные оценки воздействия на теплый туман с помощью высококалорийных источников тепловой энергии. Получено, что в случае равномерного прогрева тумана объемом I07 м3 на ГС для полного его рассеяния потребуется расход бензина или керосина - 280 кг (0,028 г/м3), ацетилена - 263 кг (0,026 г/м3), водорода - 105 кг (0,012 г/м3). При этом, чем выше температура воздуха и ниже скорость ветра, тем меньше будет расход горючего материала. Создание и применение нетрадиционной и безопасной водородной технологии рассеяния тумана позволит сократить расход горючего в 2,7 раза по сравнению с традиционным методом с применением керосина и повысить экологичность и оперативность данного метода.

4. Исследован процесс АВ на туман динамическим методом с использованием устройств различной производительности (шп). Получено, что при размещении на площади 105 м2 устройств рост их числа на 5 единиц приводит к увеличению скорости опускания верхней границы пелены-тумана на 0,3 м/мин (при тп равном 6000 м3/мин)" и на 0,6 м/мин (при шп равном 12000 м3/мин).Увеличение производительности устройств может сократить время рассеивания тумана за счет увеличения скорости опускания верхней границы тумана и повысить оперативность применения динамического метода воздействия.

5. Выполнены расчеты по воздействию на переохлажденный туман искусственными кристаллами. Получено, что время просветления переохлажденных туманов существенным образом зависит от концентрации вносимых искусственных кристаллов и может составлять от единиц до десятков минут. При концентрациях кристаллов и более время рассеивания составляет в среднем 5 —7 мии, при этом МДВ увеличивается на 500 и более метров. Получено, что для создания зон просветления в тумане мощностью 200 - 300 м необходимо вносить реагент в концентрации При этом оценочное время наступления просветления составляет 3 — 5 минут в зависимости от водности тумана и его дисперсности. Скорость просветления тумана зависит от среднего размера капель: с увеличением радиуса время их испарения увеличивается. При понижении температуры или давления воздуха МДВ увеличивается на единицы и десятки, редко на сотни метров.

Результаты теоретического исследования изменения характеристик теплых и переохлажденных туманов при активном воздействии позволят усовершенствовать методы и технические средства АВ на них.

Основные материалы диссертации опубликованы в

следующих работах:

1. Калов Х.М., Мамучиев И.М. О рассеивании тумана с использованием импульсно-струйных устройств // Журнал "Метеоспектр", 2005.-Вып.1.-С.5-8.

2. Калов Х.М., Мамучиев И.М. Рассеяние туманов и низких слоистых облаков на автодорогах и пристанях с помощью импульсно-струйных устройств // Тезисы докладов на совещании-семинаре "Совершенствование специализированного гидрометеорологического обеспечения транспортных отраслей", Уфа.-2004.-С.50-51.

3. Мамучиев И.М., Пискунова Е.Г., Шаповалов А.В. Применение искусственных водяных капель для рассеяния теплых туманов: численный эксперимент // Материалы 50-й юбилейной научно-методической конференции СГУ "Университетская наука - региону", Ставрополь, 2005.-С.90-93.

4. Мамучиев И.М., Созаева Л.Т., Шаповалов А.В. Расчетные оценки рассеяния теплых туманов искусственными водяными каплями // Обозрение прикладной и промышленной математики.-2004.-Т.П.-Вып.4.-С. 876.

5. Пискунова Е.Г., Мамучиев И.М., Шаповалов А.В. Некоторые результаты расчетов вымывания микропримесей из атмосферы туманами и осадками // Материалы 50-й юбилейной научно-методической конференции СГУ "Университетская наука - региону", Ставрополь, 2005.-С.99-100.

6. Шаповалов А.В., Мамучиев И.М. К вопросу о применении кристаллизующего реагента для рассеяния переохлажденных туманов // Известия Кабардино-Балкарского Научного Центра Российской Академии Наук, 2ОО4.-Вып.2(12).-С. 65 - 68.

7. Шаповалов А.В., Мамучиев И.М. Расчетные оценки рассеяния переохлажденных туманов кристаллизующим реагентом // Обозрение прикладной и промышленной математики.-2004.-Т.11.-Вып.З.-С. 682 -683.

ЛР № 040940 от 04.02.1999

Формат 84x1087^. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Усл. печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № 17

360000, г. Нальчик, ул. И. Арманд, 37"а". Издательство КБНЦ РАН Тел. (8662) 42-65-42

19 И ЮЛ 2005

/ Ь* \

3 I

' i * ;

C3er*fíy|Kf j v

1690

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Мамучиев, Инал Магометович

Введение.

Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ РАССЕЯНИЯ ТУМАНОВ

1.1.Физика туманов различных типов.

1.2.Анализ методов рассеяния туманов.

1.3. Влияние "коллективного эффекта" на рассеяние туманов.

1.4. Численные модели расчета туманов и АВ на них.

1.5.Технические средства рассеяния туманов.

Выводы по главе 1.

Глава 2. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ПО РАССЕЯНИЮ ТЕПЛЫХ ТУМАНОВ

ИСКУССТВЕННЫМИ КАПЛЯМИ ♦

2.1. Методика расчетов вымывания частиц тумана искусственными каплями.

2.2. Результаты расчетов рассеяния тумана при распылении искусственных капель.

2.3. Устройства для создания искусственных капель воды.

2.4. Методика и результаты расчетов рассеяния туманов тепловым методом

2.5 Методика и результаты расчетов рассеяния туманов динамическим методом.

Выводы по главе 2.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ ПО РАССЕЯНИЮ ПЕРЕОХЛАЖДЕННЫХ ТУМАНОВ КРИСТАЛЛИЗУЮЩИМИ РЕАГЕНТАМИ

3.1. Микрофизические процессы образования кристаллов из водяного пара.

3.2. Методические аспекты АВ на туман кристаллизующим реагентом.

3.3. Методика расчетов.

3.4. Некоторые результаты расчетов.:.

Выводы по главе 3.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Численное моделирование активного воздействия на теплые и переохлажденные туманы"

Создание более эффективных методов АВ на туманы требует исследования их образования и развития в естественных условиях и при активном воздействии. В связи с этим разработка методов математических расчетов и их применение для исследования изменения во времени концентрации частиц, водности и метеорологической дальности видимости (МДВ) в теплых и переохлажденных туманах при АВ на них, являются актуальными задачами.

Математическое моделирование является важным инструментом исследования АВ на туманы при различных метеорологических условиях и их микрофизических параметрах. Использование методов математического моделирования позволяет учитывать роль отдельных параметров исследуемого процесса, изучать его характеристики в тех случаях, когда проведение натурных экспериментов затруднено или невозможно, а также моделировать методы АВ и оценивать их эффективность.

Для достижения этой цели поставлены и решены следующие задачи:

- разработка моделей АВ, алгоритмов расчета и их реализация на

ЭВМ;

- проведение численных экспериментов по рассеянию теплых туманов искусственными каплями воды различной дисперсности и концентрации;

- исследование АВ на туман тепловым и динамическим методами;

- моделирование АВ на переохлажденные туманы кристаллизующим реагентом;

- разработка рекомендаций по усовершенствованию методов АВ на теплые и переохлажденные туманы.

Научная новизна работы. В работе впервые получены следующие результаты:

- исследовано взаимодействие искусственных капель воды с каплями о тумана и получено, что АВ на теплый туман с концентрацией капель 9-10 м"3 и радиусами 1-16 мкм неэффективно для искусственных капель радиусом 300 мкм, частично эффективно для 600 и 1000 мкм капель, эффективно для 1800 мкм капель при концентрациях 103- 104 м ;

- проведено исследование АВ на туман тепловым методом и получено, что применение водорода вместо керосина позволит повысить эффективность и экологичность этого метода;

- при исследовании АВ на туман динамическим методом получено, что для рассеяния мощных туманов необходимо применение устройств большой производительности ш„ (не менее 12000 м3/мин);

- при АВ на переохлажденный туман искусственными ледяными кристаллами определены время его рассеяния, конечный радиус ледяных кристаллов и МДВ в зависимости от концентрации искусственных кристаллов;

- на основе численных расчетов разработаны рекомендации по усовершенствованию различных методов рассеяния теплых и переохлажденных туманов и разработке новых средств.

Предмет защиты. На защиту выносятся следующие положения:

- результаты моделирования рассеяния теплых туманов искусственными водяными каплями различной дисперсности и концентрации;

- методика и результаты расчетов рассеяния теплых туманов тепловым методом с применением экологически безопасных веществ;

- результаты исследований по рассеянию туманов динамическим методом;

- численная модель роста искусственных кристаллов в переохлажденном тумане и результаты исследований на ее основе;

- рекомендации по усовершенствованию средств воздействия на туманы.

Личный вклад автора. Все основные результаты диссертации получены лично автором. Личный вклад автора заключается в разработке численных моделей рассеяния теплых туманов при АВ искусственными водяными каплями и переохлажденных туманов - ледяными кристаллами, проведении расчетов по тепловому и динамическому методам АВ на туман. Автором лично проведен анализ результатов исследований по рассеянию теплых и переохлажденных туманов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-практической конференции "Гидрометеорологические прогнозы и гидрометеорологическая безопасность", посвященной 170-летию образования Гидрометеорологической службы России (Москва, 2004); V Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (весенняя сессия) (Кисловодск, 2004); совещании-семинаре "Совершенствование специализированного гидрометеорологического обеспечения транспортных отраслей" (Уфа, 2004); V Всероссийском симпозиуме по прикладной и промышленной математике (осенняя сессия) (Сочи, 2004); 50-й юбилейной научно-методической конференции СГУ "Университетская наука - региону" (Ставрополь, 2005).

Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Мамучиев, Инал Магометович

Выводы по главе 3

Разработаны модель и алгоритмы расчетов сублимационного роста ледяных кристаллов в переохлажденном тумане с использованием детальных микрофизических уравнений.

Выполнены численные эксперименты по активному воздействию на туман при различных характеристиках искусственных ледяных частиц.

В результате моделирования получено:

1. Время просветления естественных туманов существенным образом зависит от концентрации вносимых искусственных кристаллов и может составлять от единиц до десятков минут. При концентрациях кристаллов более 3 - 105 м"3 время просветления составляет менее 5-7 минут, при этом МДВ имеет значение порядка 500 м.

2. Для создания зон просветления в слоях мощностью 200 - 300 м, исходя из результатов расчетов, необходимо вносить реагент в концентрации 106 м"3. При этом оценочное время наступления просветления составляет 3 -5 минут в зависимости от водности тумана и его дисперсности. Скорость просветления тумана зависит от среднего размера капель: с увеличением радиуса капель время их испарения увеличивается.

3. С понижением температуры или давления воздуха (тумана) МДВ увеличивается на единицы и десятки, редко на сотни метров.

4. Результаты расчетов применимы для оценки мощности источников ледяных кристаллов при АВ на туманы с различными характеристиками.

Полученные результаты исследований могут быть применены при выборе оптимальной концентраций (дозировки) реагента при АВ с учетом термодинамических условий среды, микрофизических характеристик тумана и оперативности воздействия.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе получены следующие результаты:

2. Выполнены численные расчеты вымывания капель тумана радиусом 1-16 мкм искусственными водяными каплями радиусом 300, 600, 1000 и 1800 мкм. При этом получено, что:

2.1. Рассеяние тумана искусственными каплями радиусом 300 мкм с концентрациями 103 - 104 м"3 не вызывает существенного увеличения МДВ (менее 30 м) для капель тумана размерами 1-16 мкм.

2.2. В случае АВ на туман каплями радиусом 600 мкм с концентрацией 103 м"3 увеличение МДВ составляет порядка 22 м. При концентрации 5 • 103 м"3 МДВ увеличивается на 181 м. Для капель с концентрацией 104 м*3 МДВ изменяется до 1041 м от начального значения 8,6 м за 120 с. Расход воды в

3 2 последнем случае составляет 27 т для площади 25-10 м .

2.3. Для капель радиусом 1000 мкм и концентрацией 103 м"3 увеличение МДВ составляет 109 м. При концентрациях крупных капель 5 • 103 - 104 м"3 МДВ достигает высоких значений за короткое время (15 - 45 с) с расходом воды 21 т для площади 25 ■ 103 м2.

2.4. Воздействие каплями радиусом 1800 мкм вызывает значительное увеличение МДВ при концентрациях искусственных капель Ю3 - 104 м"3. Значение МДВ увеличивается на 500 и более метров за время 10 - 30 с.

Данный метод может использоваться также для очищения воздуха от различных микропримесей.

3. Проведены расчетные оценки воздействия на теплый туман с помощью высококалорийных источников тепловой энергии. Получено, что в

7 4 0 случае равномерного прогрева тумана объемом 10 м на 1 С для полного его рассеяния потребуется расход бензина или керосина - 280 кг (0,028 г/м3),

3 3 ацетилена - 263 кг (0,026 г/м ), водорода - 105 кг (0,012 г/м ). При этом, чем выше температура воздуха и ниже скорость ветра, тем меньше будет расход горючего материала. Создание и применение нетрадиционной и безопасной водородной технологии рассеяния тумана позволит сократить расход горючего в 2,7 раза по сравнению с традиционным методом с применением керосина и повысить экологичность и оперативность данного метода.

4. Исследован процесс АВ на туман динамическим методом с использованием устройств различной производительности. Получено, что

5 ' 2 при размещении на площади 10 м таких устройств рост их числа на 5 единиц приводит к увеличению скорости опускания верхней границы пелены тумана на 0,3 м/мин (при гпп равном 6000 м3/мин) и на 0,6 м/мин (тп равном 12000 м3/мин). Увеличение производительности устройств может сократить время рассеивания тумана за счет увеличения скорости опускания верхней границы тумана и повысить оперативность применения динамического метода воздействия.

5. Выполнены расчеты по воздействию на переохлажденный туман искусственными кристаллами. Получено, что время просветления переохлажденных туманов существенным образом зависит от концентрации вносимых искусственных кристаллов и может составлять от единиц до десятков минут. При концентрациях кристаллов 3 • 105 м"3 и более время рассеивания составляет в среднем 5-7 мин, при этом МДВ увеличивается на 500 и более метров. Получено, что для создания зон просветления в тумане мощностью 200 - 300 м необходимо вносить реагент в концентрации 106м"3. При этом оценочное время наступления просветления составляет 3-5 минут в зависимости от водности тумана и его дисперсности. Скорость просветления тумана зависит от среднего размера капель: с увеличением радиуса время их испарения увеличивается. При понижении температуры или давления воздуха (тумана) МДВ увеличивается на единицы и десятки, редко на сотни метров.

Автор глубоко благодарен своему научному руководителю доктору физико-математических наук Калову Х.М. и доктору физико-математических наук Шаповалову A.B. за помощь и поддержку на всех этапах работы над диссертацией.

102

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Мамучиев, Инал Магометович, Нальчик

1. Андреев В.М. Оценка влияния локального изменения динамических характеристик на профили водности и температуры при тепловом воздействии на туманы. -Л.: Приклад. Матем.-1979.-С.110-117.

2. Астапенко П.Д., Баранов A.M., Шварев И.М. Погода и полеты самолетови вертолетов. -Л.: Гидрометеоиздат.-1980.-280с.

3. Банкова Н.Ю., Красновская Л.И., Сергеев Б.Н, Черников A.A. Моделирование процесса искусственного рассеяния теплых туманов нагретыми струями // Метеорология и гидрология. -2003.-N« 8. -С.48-59.

4. Баханов В.П., Колежук В.Г. Численное моделирование образования зоныпросвета в тумане при воздействии гигроскопическим реагентомiсамолетным методом // Труды Укр.НИГМИ.-1980.-Вып.178.-С.26-40.

5. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. -М.: Наука.-1987.-557с.

6. Беляев В.П., Волковицкий O.A., Нерушев А.Ф. Экспериментальные исследования просветления тумана лазерным излучением с Х=10,6 мкм // ИАН СССР, ФАО.-1975.-Т.Н, №10.-С.1075-1078.

7. Беляев В.И., Вяльцев В.В., Павлов И.С. Опыт воздействия на погоду при засеве тумана сухим льдом // ИАН СССР, ФАО.-1996.-Т.2.-№16.-С.630-635.

8. Бекряев В.И. Практикум по физическим основам воздействия наатмосферные процессы.- Л.: Гидрометеоиздат.-1991.-144с.

9. Бодунова Л.И., Зацепин Л.П., Соловьев А.Д. Сравнение эффективности диспергированных растворов в камере туманов // Труды ЦАО.-1963.-Вып.51.-С.З-14.

10. Васильева К.И. Численное исследование возможности создания зон просвета в тумане нисходящей струей от вертолета // Метеорология и гидрология. -1992.-№11. -С.79-86.

11. Власюк М.П., Мукий Н.Г., Серегин Ю.А. и др. Применение азотной технологии для искусственного рассеяния переохлажденных туманов //

12. Труды Всесоюзной конференции по активным воздействиям на гидрометеорологические процессы. -СПб.: Гидрометеоиздат.-1995.-С.185-193.

13. Волков Е.А. Численные методы. -М.: Наука.-1987.-248 с.

14. Волощук В.М. Седунов Ю.С. Процессы коагуляции в дисперсных системах. -J1.: Гидрометеоиздат.-1975.-320с.

15. Воронов С.Г. К вопросу о возможности рассеяния переохлажденных облаков слоистых форм и туманов большой вертикальной протяженности // Труды Укр.НИГМИ.- 1985.-Вып.206.-С.56-67.

16. Гайворонский И.И., Лесков Б.Н., Серегин Ю.А. Опыт регулярного применения методов искусственного рассеяния переохлажденных облаков и туманов над аэродромами // Труды ЦАО.-1965.-Вып.65.-С.З-8.

17. Гайворонский И.И., Серегин Ю.А. Рассеяние переохлажденных туманов с земли // Труды ЦАО.-1962.-Вып.44.-С.28-37.

18. Гуральник И.И.,. Дубинский' Г.П., Ларин В.В., Мамиконова C.B. Метеорология. -Л.: Гидрометеоиздат.-1982.-334с.

19. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. -М.: Физматгиз.-1963.-400с.

20. Денис А. Изменение погоды засевом облаков.-М.: Мир.-1983.-272 с.

21. Джафаров М.А., Лозовой Н.Х., Луценко В.И., Федоров В.К. Обеспечение пожарной безопасности на аэродромах гражданской авиации. -М.: Транспорт.-1987.-263с.

22. Енохович A.C. Справочник по физике и технике. -М.: Просвещение. 1983.-258 с.

23. Дубинчук С.К. Оценка возможности рассеяния облаков и туманов при температуре выше -3°С // Труды Укр.НИГМИ.-1972.-Вып.114.-С. 113123.

24. Захарова И.М. Просветление теплых туманов с помощью искусственных тепловых источников // Метеорология и гидрология.-1980.-№5.-С. 108115.

25. Захарова И.М., Новикова Л.Д. Численная модель воздействия на теплые туманы // Метеорология и гидрология.-1987.-№3.-С.24-32.

26. Зверев A.C. Синоптическая метеорология и основы предвычисления погоды. -Л.: Гидрометеоиздат.-1968.-776с.

27. Зилитинкевич С.С. Эффект рассеяния тумана при динамическом воздействии // Труды ГГО.-1966.-Вып. 187.-С.217-220.

28. Иванов А.Ф., Алексеев М.Д., Безбородько М.Д., Максимов Б.А., Минаев H.A., Степанов К.Н. Пожарная техника в 2-х частях. -М.: Стройиздат.-1988.-408с.

29. Исследование коагуляционных процессов воздействия // Труды ЦАО.-1978.-Вып.-С.76-82.

30. К вопросу рассеяния теплых туманов / Ковалев В.Д., Мирзабекян Г.З., Петухов B.C. и др. // Труды МЭИ.-1979.-Вып.417.-С.5-8.

31. Калов Х.М. Метод рассеяния теплых туманов и низких слоистых облаков // Труды ВГИ. -2001 .-Вып.91 .-С.62-69.

32. Калов Х.М. Натурные эксперименты по рассеянию переохлажденных туманов // Труды ВГИ.-2001.-Вып. 91.-С.46-52.

33. Калов Х.М. Физическое обоснование, создание и экспериментальные исследования эффективности нового комплекса технических средств и методов активных воздействий на облака и туманы: Дис. д-ра физ.-мат. наук. 25.00.30. Нальчик, 2002. 273 с.

34. Калов Х.М., Мамучиев И.М. О рассеивании тумана с использованием импульсно-струйных устройств //"Метеоспектр",2005.-Вып. 1 .-С. 105-108.

35. Качурин Л.Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы.-Л.: Гидрометеоиздат.-1990.- 463с.

36. Ким В.М., Матвеев В.Н. Эффективность захвата сильнозаряженными водяными каплями слабозаряженных капель тумана // Труды ИЭМ.-1983.-Вып.30(104).-С.50-57. ,

37. Ким В.М., Матвеев В.Н. Генератор монодисперсных капель // Труды ИЭМ.-1972.-Вып. 1 (ЗЗ).-С.82-87.

38. Клемин В.В., Суворов С.С. Оптимальное управление рассеиванием тумана // "Межведомственный сборник научных трудов". -ЛГМИ.-1985.-Вып.90.-С. 107-114.

39. Ковалев В.Д., Мирзабекян Г.З., Петухов B.C. Динамика изменения функций распределения частиц тумана и реагента по размерам при активном воздействии на туманы // Труды МЭИ.-1980.-Вып.447.-С.19-26.

40. Ковалев В.Д., Мирзабекян Г.З., Петухов B.C. Двумерная модель электрокоагуляционно-гигроскопического рассеяния теплых туманов // Метеорология и гидрология.-1983.-№ 6.-С.55-63.

41. Котова О.П., Красновская Л.И., Хворостьянов В.И. О влиянии температуры и стадии развития тумана на процесс его рассеяния жидким пропаном (численный эксперимент) // Труды ЦАО.- Вып.162.-С.1-3.

42. Котова О.П., Красновская Л.И., Хворостьянов В.И. Влияние дозировки реагента и скорости ветра на эволюцию зон просвета при наземном рассеянии переохлажденных туманов // Труды ЦАО.-1987.-Вып.164.-С. 18-28.

43. Кошеленко И.В. Туманы // Труды УкрНИГМИ.-1977.-Вып.155.-211с.

44. Красногорская Н.В. Влияние электрических сил на коагуляцию частиц сравнимых размеров // ИАН СССР, ФАО.-1965.-Т. 1 .-С.339-345.

45. Красновская Л.И., Серегин Ю.А., Хворостьянов В.И. Современное состояние исследований по искусственному воздействию на переохлажденные облака и туманы с использованием хладореагентов. Вопросы физики облаков. -Л.: Гидрометеоиздат.-1987.-С.50-64.

46. Кушматов А.Э., Тихонов А.П., Тяботов А.Е. Индикация с помощью л лидера искусственного рассеяния переохлажденных туманов //

47. Метеорология и гидрология.-1985.-№12.-С.109-113.

48. Лактионов А.Г. Измерение размеров и концентраций капель в процессе рассеяния тумана // ИАН СССР, ФАО. 1967. -Т. III. - № 5. - С. 566 -569.

49. Логвинов К.Т., Бабиченко В.Н., Кулаковская М.Ю. Опасные явления погоды на Украине. -Л.: Гидрометеоиздат.-1972.-236с.

50. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака. Строение и физика образования. -Л.: Гидрометеоиздат, 1983.-280с. ,

51. Мирошкина А.Н., Петрова Г.М. К вопросу оседания искусственного аэрозольного облака в атмосфере. // Труды ИПГ.-1967.-Вып.29.-С.144-149.

52. Матвеев Л.Т. Основы общей метеорологии. Физика атмосферы. -Л.: Гидрометеоиздат.-1976.-642с.

53. Мейсон Б.Дж. Физика облаков.-Л.: Гидрометеоиздат.-1961.-543с.

54. Мирзабекян Г.З., Ковалев В.Д., Петухов B.C. Математическая модель конденсационно-электрокоагуляционного метода рассеяния теплых туманов //Труды ИЭМ.-1983.-Вып.ЗО(Ю4).-С.З-18.

55. Некоторые результаты полевых опытов по искусственному воздействию на переохлажденный туман / Диневич JI.A., Красновская Л.И., Хижняк А.Н., ШевалдинаТ.Н. //Труды ЦАО.- 1980.-Вып.142.-С.З-11.

56. Никандров В.Я. Искусственные воздействия на облака и туманы. -Л.: Гидрометеоиздат.-1959.-191 с.

57. О некоторых вопросах эффективности рассеяния слоистообразных облаков и туманов / Половина И.П., Кравченко Е.И., Кудрявцева С.К., Лесков В.Н., Подгурская В.Н., Яковенко A.C. // Труды Укр.НИГМИ.-1983.-Вып.193.-С.96-103.

58. Об оценке эффективности экспериментов по активным воздействиям на облака и туманы / Жилинская Е.И., Калов Х.М., Кожевникова И.А., Кудлаев Э.М., Кузнецова И.А., Тлисов М.И., Федченко Л.М. // Труды ВГИ.-1991 .-Вып.83 .-С. 109-115.

59. Образование зон просветления в облаках и туманах / Коротин A.B., Светогоров Д.Е., Седунов Ю.С., Семенов Л.П. // ДАН СССР, сер. "Математика, физика".-1975.-Т220.-№ 4.-С.829-836.

60. Петренко Н.В. Прогноз тумана и видимость в тумане на период более 3-х часов. -Л.: Гидрометеоиздат.-1976.-18с.

61. Петросянц М.А., Седунов Ю.С. Активные воздействия на атмосферныепроцессы // Труды V Всесоюзного метеорологического съезда. -Л.: Гидрометеоиздат.-1972.-С.64-89.

62. Половина И.П. Рассеяние переохлажденных слоистообразных облаков и туманов. -Л.: Гидрометеоиздат.-1980.-214с.

63. Пшенай-Северин C.B. О влиянии гидродинамического взаимодействия малых облачных капель на скорость их падения // ИАН СССР, сер. Геофизич.-1966.-№8.-С.41-49.

64. Разработка наземного метода искусственного рассеяния переохлажденных туманов на аэродромах / Земсков А.Н., Красновская Л.И., Хижняк А.Н., Шевалдина Т.Н. // Труды ЦАО.-1984.-№ 156.-С.З-12.

65. Роджерс P.P. Краткий курс физики облаков. -Л.: Гидрометеоиздат.-1979.230с.

66. Свиркунов П.Н., Седунов Ю.С., Семенов Л.П. Просветление облачной среды при наличии взрыва капель // ИАН СССР, ФАО.-1980.-Т.16.-№ 5.-С.483-489.

67. Сергеев Б.Н. Численное моделирование образования дождя из капельногоконвективного облака // Труды ЦАО.-1980.-Вып.137.-С.39-51.

68. Серегин Ю.А. Исследования по искусственным воздействиям на облака и туманы //Труды ЦАО.-1981.-Вып.153.-С.30-45.

69. Серегин Ю.А. Опыты по рассеянию переохлажденных туманов аэрозолемйодистого серебра с земли // Труды ЦАО.-1958.-Вып.19.-С.68-80.

70. Смирнов В.В. Перестройка микроструктуры туманов под действием гигроскопических частиц // Труды ИЭМ.-1980.-Вып.25(93).-С.З-9.

71. Соловьев А.Д. Рассеивание туманов при положительных температурах воздуха//Труды ЦАО.- 1965.-Вып.65.-С.9-29.

72. Соловьев А.Д. Физические основы методов воздействия на теплые туманы // В сб. "Исследования по физике облаков и активным воздействиям на погоду". -JL: Гидрометеоиздат.-1967.-С.209-217.

73. Соловьев А.Д. Физико-метеорологические основы выбора метода рассеяния теплых туманов // Труды VIII Всесоюзной конференции по физике облаков и активным воздействиям. -Л.: Гидрометеоиздат.-1970.-С.277-285.

74. Современные тенденции в развитии пиротехнических средстввоздействия / Ким Н.С., Корнеев В.П., Несмеянов П.А., Плауде Н.О.,i

75. Шкодкин A.B. // Тезисы докладов на Научной конференции, посвященной 10-летию образования Межгосударственного совета по гидрометеорологии. -СПб.: Гидрометеоиздат.-2002.-С.57-59.

76. Степанов A.C. Математическое моделирование микрофизических процессов, происходящих в теплых облаках и туманах при активных воздействиях на их микроструктуру. -Инв.№ Л-3950.-ИЭМ.-06нинск.~ 1980.-106с.

77. Сысоев B.C., Швырев Ю.Н., Ковалев В.Д. Моделирование процессов рассеяния теплых туманов электроконденсационным методом // Труды ИЭМ.- 1983.-Вып.30(104).-С.58-63.

78. Тверской Н.П. Влияние частоты и интенсивности акустических колебаний на скорость рассеяния водного тумана // Труды ГГО.-1960.-Вып. 104.-С.85-94.

79. Тверской П.Н. Курс метеорологии. -JL: Гидрометеоиздат.-1962.-702с.

80. Тепловое действие оптического излучения на водные капли малогоразмера / Зуев В.Е., Кузиковский A.B., Огодаев В.А., Хмелевцов С.С.,1

81. Чистякова JI.K. //ДАН СССР, сер."Математика, физика".-1972.-Т.205.-№ 5.-С.1069-1072.

82. Травин У. Борьба с туманами на аэродромах // Зарубежное военное обозрение.-1985.-№9.-С.50-55.

83. Туманы / Берлянд М.Е., Воронцов П.А., Красиков П.Н., Никандров В.Я.,

84. Петренко Н.В. -Д.: Гидрометеоиздат.-1961.-388с.

85. Туманы // Труды Укр.НИГМИ. -JL: Гидрометеоиздат.-1977.-160с.

86. Фукс H.A. Механика аэрозолей //ИАН СССР.-1955.-С.351.

87. Хайкин М.Н., Черников A.A. Рассеяние теплых туманов на автодорогах сIпомощью электростатических фильтров // Метеорология и гидрология.-№3.-2002.-С.51-59.

88. Хворостьянов В.И. Моделирование и схемы зон просвета при наземном рассеянии переохлажденных туманов // Метеорология и гидрология.-1986.-№ 3.-С.30-37.

89. Хворостьянов В.И. Котова О.П. Численные эксперименты с трехмерноймоделью искусственной кристаллизации переохлажденных туманов и рекомендации по воздействию // Метеорология и гидрология.-1989.-№3.~ С.27-37.

90. Хоргуани В.Г. Микрофизика зарождения и роста града. -М.: Гидрометеоиздат.-1984.-188с.

91. Хоргуани В.Г. Некоторые вопросы характера движения и коагуляции системы частиц // Сборник Трудов Всесоюзного совещания по граду.-Тбилиси.-1964.-С. 157-165.I

92. Хоргуани В.Г. О гидродинамическом взаимодействии двух оседающих сферических частиц в вязкой среде // Труды ВГИ.-1966.-Вып.5.-С.39-42.

93. Хоргуани В.Г. О характере и скорости падения системы частиц одинаковых размеров // ИАН СССР, ФАО.-1966.-Т.2.-№4.-С.394-401.

94. Хоргуани В.Г., Калов Х.М. О падении высококонцентрированной системы грубодисперсных аэрозольных частиц в атмосфере // ИАН СССР, ФАО.-1975.-Т.11.-№3.-С.278-283.

95. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. -JL: Гидрометеоиздат.-1969.-333с.

96. Цверава В.Г., Харин П.И. Некоторые результаты экспериментальных исследований туманов (обзор).- Обнинск.-ВНИИГМИ-МЦД.-1975.-72с.

97. Численное моделирование облаков / Е.Л.Коган, И.П.Мазин, Б.Н.Сергеев и др. М.: Гидрометеоиздат, 1984. -186 с.

98. Шаповалов A.B., Мамучиев И.М. К вопросу о применении кристаллизующего реагента для рассеяния переохлажденных туманов // Известия Кабардино-Балкарского Научного Центра Российской Академии Наук, 2004.-Вып.2(12).-С. 65 68.

99. Шаповалов A.B., Мамучиев И.М. Расчетные оценки рассеяния переох-I* лажденных туманов кристаллизующим реагентом // Обозрениеприкладной и промышленной математики.-2004.-Т11.-Вып.З.-С.682-683.

100. Шметер С.М., Берюлев Г.П. Эффективность искусственной модификации облаков и осадков с помощью гигроскопических аэрозолей //Метеорология и гидрология.-2005.-№2.-С.43-60.

101. Ярошевич JI.B. Искусственное рассеяние переохлажденных туманов на аэродромах с помощью автоматизированной наземной пропановой системы. -М.: Гидрометеоиздат.-1985.-28с.

102. Chernikov A.A. On the use of heat pumps and refrigerators to disperse fogs // 7th WMO Sei. Conf. on Weath. Mod.-Thailand.-1999.-PP.339-342.

103. Chernikov A.A., Khaikine M.N. The use of electrical precipitators to clear warm fogs // 7th WMO Sei. Conf. on Weath. Mod.-Thailand.-1999.-PP.335-338.

104. Demon L. Evolution, par coalescence provoqee, des aerosols et des brouillards / "Genue chimique", 1955.-74(4).-P.97-105.I

105. Hindman E.E., Johnson D.B. Numerical simulation of ice particle growth in a cloud of supercooled water droplets // J.Atm.Sci.-1972.-v.29.-№7.-PP.1313-1321.

106. Israel H., Kasten F. Die Sichtweite im Nebel und Möglichtkeiten ihrer künstlichen Beeinflussung / "Forschungsberichte des Wirtschafts und Verkehrsministeriums", Nordhein-Westfallen.-1959.-№640.-P.l-78.

107. Kalov Kh.M. Lazer-location complex for the control of the seeding effects on the cloud and fog // 6lh WMO Sei. Conf. on Weath.Modif.-1994.-Italy.-Vol.1.

108. Karev A.R., Karanfilovski A., Apostolova B. Classification of the fog types at airport Petrovec and the possibility of the fight against the fogs // 7th WMO Sei. Conf. on Weath. Mod.-Thailand.-1999.-PP.331-334.

109. Khaikine M.N., Kadigrov E., Koldaev A., Miller E., Pani B. Fog parameter investigations on the highway Venice-Trieste // 7th WMO Sei. Conf. on Weath. Mod.-Thailand.-1999.-PP.319-322.

110. Khorguani V.G., Kalov Kh.M. On possibility of generating downdrafts by introducing a high concentration of coarse aerosol particles in the atmosphere //Proc.WMO/JAMAP Sei.Conf. on Weath.Modif.-Geneva.-1974.-PP.267-274.

111. Mossop S.C. Bull. Amer. Meteorol. Soc.-1970.-№51.-474p.

112. Möller D., Wieprecht W., Hosmeister J., Kalass D., Elbing F., Ubricht M. Fog dissipation by nucleation scavenging using ice particle blasting // 8th WMO Sei. Conf. on Weath. Modif.-Marocco.-2003.-PP.389-392.

113. Pu J., Yu B., Jiang A., Li Z., Zhou Sh., Wei Y., Wang W. Experimentation study on fog dissipation by jet engine devices // 8th WMO Sei. Conf. on Weath. Modif.-Casablanca.-Marocco.-2003.-PP.393-396.

114. Stefanov S., Calovski C. Experiments of supercooled fog dispersal in urban areas // 8th WMO Sei. Conf. on Weather Modif.-Marocco.-2003.-PP.453-454.

115. Vlasiuk M.P., Khaikine M.N., Koloskov B.P., Mukiy N.G., Korneev V.P., Pani B. Some results of intended fog dipersion at the motorway Venice-Trieste (Italy) // 8th WMO Sei. Conf. on Weather Modif.-Casablanca.-Marocco.-2003.-PP.323-326.

Информация о работе

Мамучиев, Инал Магометович
кандидата физико-математических наук
Нальчик, 2005
ВАК 25.00.30

Диссертация

Численное моделирование активного воздействия на теплые и переохлажденные туманы - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы