Переход к разделу "Краткое содержание";      переход к концу страницы 87.


- 88 -
╚УКАЗАТЕЛЬ √ 2000╩ МЕТЕОРОЛОГИЯ. АТМОСФЕРНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ

Указатель документов описания первоисточников (УКАЗАТЕЛЬ - 2000)

 

Метеорология. Атмосферные образования

 

Монографии ВЦ РАН m2000n03
Упомянуто в ИСИРе

 

УДК 551.515.3

С.А. Андрианов, И.И. Васильченко, В.Н. Забавин, А.Т. Онуфриев, Л.И. Турчак, М. Д. Щербин. Численное моделирование интенсивных вертикальных вихрей в атмосфере. Отв. ред.: чл.-корр. РАН Ю.Г.Евтушенко М.: ВЦ РАН, 2000. 144 с.

ISBN 5-201-09760-Х

 

Аннотация

Рассмотрен механизм генерации вертикальной завихренности, связанный с обтеканием ветровым потоком осадковых областей в атмосфере. При ряде допущений и упрощений постановок задач с использованием двух- и трехмерных численных алгоритмов прослежена картина образования вертикального вихря. Полученные в расчетах значения азимутальной и вертикальной скоростей внутри и вне цилиндрической полости вихря, размеры и структура пароводяной цилиндрической поверхности и его синтезированное оптическое изображение соответствуют широкому классу интенсивных вихрей в атмосфере типа смерча (значения завихренности течения могут существенно превышать 1 с-1 ).

 

Numerical Simulation of Strong Vertical Vortices in the Atmosphere S.A.Andrianov, I.I.Vasilchenko, V.N.Zabavin, A.T.Onufriyev, L.I.Turchak, M.D.Shcherbin. Russian Academy of Sciences Computing Centre,-M., 2000, 144 pp. e-mail: turchak@ccas.ru

 

Abstract

A mechanism of generation of the vertical vorticity connected with the wind-originated flow of precipitation domains in the atmosphere is concidered. After some assumptions and simplifications of the problem formulation, the overall pattern of formation of the vertical vortex was tracked using two- and three-dimensional numerical algorithms. The computed values of the azimuthal and vertical velocities both inside and outside of cylindrical surface, as well as its synthetized optical image, correspond to a wide class of strong atmospheric vortices of tornado type (the values of the flow vorticity might be essentially above I sec-1).

Рецензенты: A.C.Холодов, В.П.Шидловский

 

Ключевые слова: механика и термодинамика атмосферы, модели динамической метеорологии, циркуляция атмосферы, атмосферные образования, воздушные массы, атмосферные возмущения, ураганы, циклоны, тайфуны, торнадо, вихри, воздушные фронты, ветры, турбулентность в атмосфере, гидрометеоры,осадки, влияние климата, оптические свойства атмосферы, теневые фотографии.

 

Содержание

 

1. Физическая модель зарождения вертикального вихря в атмосфере

5

═══ 1.1. Образование вертикального вихря по данным натурных наблюдений и теоретического анализа

5

═══ 1.2. Физическая схема зарождения вертикального вихря

27

═══ 1.3. Условия образования вертикального вихря при взаимодействии ветра с осадками

28

2. Математические модели для описания процессов формирования вертикальных вихрей

37

════ 2.1. Модель фазовых превращений воды

37

═══════════ 2.1.1. Квазистационарное приближение

38

═══════════ 2.1.2. Неравновесные приближения с различным учетом дисперсного состава фракций воды

39



- 89 -
╚УКАЗАТЕЛЬ √ 2000╩ МЕТЕОРОЛОГИЯ. АТМОСФЕРНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ

════ 2.2.. Модель описания вихревого течения в атмосфере

58

═══════════ 2.2.1. Система уравнений

59

═══════════ 2.2.2. Численный алгоритм для описания вихревого течения

61

3.══ Оптическая модель возмущенной среды и визуализация результатов расчетов

66

═════ 3.1. Физические основы проблемы видимости в атмосфере

67

═════ 3.2. Оптические свойства среды

69

═════ 3.3. Метод определения оптического изображения по результатам расчетов

71

4. Численное моделирование процесса формирования вертикального вихря в атмосфере

75

═════ 4.1 Направления численного моделирования

75

═════ 4.2. Формирование вертикального вихря в процессе взаимодействия ветрового потока с полосой осадков

77

══════════════ 4.2.1. Постановка задачи

77

══════════════ 4.2.2. Особенности численной реализации

82

══════════════ 4.2.3. Результаты расчета

84

═════ 4.3. Структура течения в зарождающемся вихре

88

══════════════ 4.3.1. Постановка задачи

88

══════════════ 4.3.2. Результаты расчета

90

═════ 4.4. Интенсификация вихря процессами фазовых превращений воды

104

══════════════ 4.4.1. Постановка задачи

104

══════════════ 4.4.2. Особенности численной реализации══

111

══════════════ 4.4.3.Результаты расчетов

112

══════ 4.5.Природные вертикальные вихри малой интенсивности

121

Заключение

136

Литература

138

 

 

Список библиографии, приведенной в монографии

1. Физика ядерного взрыва. Том 1. Развитие взрыва // ЦФТИ МО РФ. М.: Наука, 1997.528 с.

2. Eskridge R.E., Das P. Effect of a Precipitation-Driver Downdraft on a Rotating Wind Field: A Passible Trigger Mechanism for Tornadoes // J. Atmospheric Sciences. V.33. P. 70-84.

3. Лесли Л.М., Смит Р.К. Численное исследование структуры торнадо и его генезиса // Интенсивные турбулентные вихри. М.: Мир, 1985. С. 231-242.

4. Rotunno R., Klemp J. On the Rotation and Propagation of Simulated Supercell Thunderstorms // J. Atmospheric Sciences. 1985. V.42. ╧.3. P.271-292.

5. Klemp J.B. Dynamics of Tornadic Thunderstorms // Ann. Rev. Fluid Mech. 1987.╧.19.P.369-402.

6. Simpson J., Roff G., Morton B. R., Labas K., Dietachmayer G., McCumber М., Репс R. A Great Salt Lake Waterspout // Monthly Weather Rev. 1991. V.119. ╧ 12. P. 2741-2770.

7. Wakimoto R.M., Wilson J.W. Non-Supercell Tornadoes//Monthly Weather Rev. 1989. V.117.P. 1113-1137.

8. Brady R.H., Szoke E. The Landspout - a Common Type of Northeast Colorado Tornado. Preprints, 15 Conf. on Severe Local Storms, Baltimore, Amer. Meteor. Soc. 1988. P. 312-315.

9. Golden J.H. The Life Cycle of Florida Key's Waterspouts, I // J. Appl. Meteorology. 1974. V. 13. P. 676-692.

10. Golden J.H. Scale-Interaction Implications for the Waterspout Life Cycle, II // J. Appl. Meteorology. 1974 V. 13. P. 693-709.

11. Fujta T.T., Forbes G.S., Umenhofer T.A. Close-up View of 20 March 1976 Tornadoes: Sinking Cloud Tops to Suction Vortices // Weatherwise. 1976, June. P.117-131.

12. Nickerson E., Richard E., Rosset R., Smith D. The Numerical Simulation of Clouds, Rain and Airflow over the Vosges and Black Forest Mountains: a Meso-β Model with Parameterized Microphysics // Monthly Weather Rev. 1986. V.114. P. 398-414.

13. Linn Y., Farley R., Orville H. Bulk Parameterization of the Snow Field in Cloud Model // J. Climate Appl. Meteorology. 1983. V.22. P. 1065-1092.

14. McCumber M., Tao W., Simpson J., Репс R., Soong S. Comparison of Ice-Phase Microphysical Parameterization Schemes using Numerical Simulation of Tropical Convection // J. Appl. Meteorology. 1991. V.30. P.985-1004.



- 90 -
╚УКАЗАТЕЛЬ √ 2000╩ МЕТЕОРОЛОГИЯ. АТМОСФЕРНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ

15. Форсайт Дж., Малькольм M., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. M.: Мир, 1980. 279 с.

16. Шметер С.М. Физика конвективных облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1972.231 с.

17. Мазин И.П., Шметер С.М. Облака, строение и физика образования. Л.:Гидрометеоиздат, 1983.277 с.

18. Волощук В. M., Седунов Ю. С. Процессы коагуляции в дисперсных системах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 320 с.

19. Shrivastava R. Size Distribution of Raindrops Generated by their Breakup and Coalescence // J. Atmospheric Sciences. 1971. V.24. P. 36-45.

20.Young К. The Evaluation of Drop Spectra due to Condensation, Coalescence and Breakup // J. Atmospheric Sciences. 1975. V.32. P. 965-978.

21.Mason В. The Physics of Clouds. London. 1971.671 p.

22.Ftetcher N. The Physics of Rainclouds. Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1962.336 p.

23. Pruppacher H., Klett J. Microphysics of Clouds and Precipitation. Dortrecht: Reidel Publ. Co., 1978. 714 p.

24. Бегалишвили Н. А., Джапаридзе Н.Д., Робиташвили Г.А. Численное моделирование процесса осадкообразования в конвективном облаке // Тр. Зак. НИГМИ. Вып. 73(79). Л.: Гидрометеоиздат, 1981.

25. Седунов Ю. С. Физика образования жидкокапельной фазы в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 207 с.

26. Роджерс P.P. Краткий курс физики облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. 231 с.

27. Боровиков А. М., Гайворонский И. И., Зак Е. Г. и др. Физика облаков. Л.: Гидрометеоиздат, 1961. 459 с.

28. Мейсон Б. Дж. Физика облаков.Л.: Гидрометеоиздат, 1961.543с.

29. Качурин Л. Г. Физические основы воздействия на атмосферные процессы. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. 457 с.

30. Шишкин Н.С. Облака, осадки и грозовое электричество. Л.: Гидрометеоиздат, 1964. 320 с.

31. Сулаквелидзе Г.К. Ливневые осадки и град. Л.: Гидрометеоиздат, 1967. 411 с.

32. Левин Л. М. О функции распределения облачных и дождевых капель по размерам // Докл. АН СССР. Сер. Геофизика. 1954. T.XCIV. - ╧ 6. С. 1045-1048.

33. Мазин И. П., Гурович М. В. Параметризация процессов зарождения ледяных частиц в численных моделях облаков // Изв. АН. Физ. атмосферы и океана. 1998. Т.34. ╧1. С. 33-44.

34. Камзолов В.Н., Пирумов У.Г. Расчет неравновесных течений в соплах // Изв. АН СССР. Механ. жидкости и газа. 1966. ╧ 6.

35. Онуфриев А.Т., Христианович С.А. Об особенностях турбулентного движения в вихревом кольце. // Докл. АН СССР. 1976. Т. 229. ╧ 1. С. 42-44.

36. Даринцев А.П., Забавин В.Н., Замышляев Б.В., Онуфриев А.Т., Христианович С.А., Щербин М.Д. Особенности движения нагретой массы воздуха, первоначально помещенной в сферический объем, в атмосфере // Современные проблемы механики сплошных сред. МФТИ, 1985.

37. Горбунов С.Ю., Гордейчик Б.Н., Даринцев А.П└ Забавин В.Н., Замышляев Б.В., Заславский Б.И., Онуфриев А.Т., Щербин М.Д. О структуре всплывающего термика // Журн. прикл. механики и техн. физики. 1992. ╧ 5. С. 70-76.

38. Prandtl L. Reprinted in Prandtl Gessamelte Abhandlungen. Berlin 1930 // Berlin Springer, 1961. ╧2. P. 778.

39. Bradshow P. The Analogy between Streamline Curvature and Buoyancy in Turbulent Shear Flows // J. Fluid Mech.1969. V.36. Part 1.

40. Maxworthy Т. Turbulent Vortex Rings // J. Fluid Mech. 1974. V.64. P. 2.

41. Броуд Г.Л. Проблемы, связанные с расчетами взрывных взаимодействий в воздухе // Расчеты взрывов на ЭВМ: Газодинамика взрывов. (Механика. Новое в зарубежной науке. Вып.4). М.:Мир, 1976. С. 217-238.

42. Boris J.P., Book D.L. Flux Corrected Transport. 1. SHASTA, a Fluid Transport Algorithm, that works // J. Comput.Phys.1973. V. 11. ╧ 1. P. 38-69.

43. Boris J.P., Book D.L., Hain K. Flux Corrected Transport. II. Generalisations of the Methods //



- 91 -
╚УКАЗАТЕЛЬ √ 2000╩ МЕТЕОРОЛОГИЯ. АТМОСФЕРНЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ

J.Comput.Phys. 1975. V.I 8. ╧3. P. 248-283.

44. Boris J.P., Book D.L. Flux Corrected Transport. III. Minimal-Error FCT Algorithms//J.Comput.Phys. 1976. V.20 .╧3.P.397-431.

45. Борис Дж. П., Бук Д.Л. Решение уравнений непрерывности методом коррекции потоков. Управляемый термоядерный синтез: Вычислительные методы в физике. М.: Мир, 1980. С. 92-141.

46. Boris J.P., Gardner J.H., Zalesak S.T. Atmospheric Hydrocodes Using FCT Algorithms: Memorandum Report / Naval Research Laboratory. AD A015274, NRL MR 3081. Washington, D.C. 1975. 62 p.

47. Годунов С.К. Разностный метод численного расчета разрывных течений уравнений гидродинамики // Матем. сб. 1959, Т.47. С. 271-306.

48. Гордейчик Б.Н. Разностный метод расчета нестационарных газодинамических процессов // XXVIII научн. конф. МФТИ. М.: М. физ. техн. ин-т, 1982. С. 140.

49. Zalesak S.T. Fully Multidimensional Flux-Corrected Transport Algorithms for Fluid // J. Comput. Phys. 1979. V. 31. ╧3. P. 335-362.

50. Finite-Difference Techniques for Vectorized Fluid Dynamics Calculations // Ed. D.L. Book N.Y. etc: Springer, 1981. 214 p.

51. Ковалев В. А. Видимость в атмосфере и ее определение. Л: Гидрометеоиздат, 1988. 216 с.

52. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир, 1986. 660с.

53. Фано У., Спенсер Л└ Бергер М. Перенос гамма-излучения. М.: Госатомиздат, 1963.284 с.

54. Чандрасекар С. Перенос лучистой энергии. М.: Изд-во иностр. лит., 1953.431 с.

55. Уокер Дж. Физический фейерверк. М.: Мир, 1989.

56. Лоуген С.Е. Приближенное исследование пыльного вихря // Ракетная техн. и космонавтика. 1971. Т.9. ╧4. С. 147-154.

57. Wicker L.J., Wilhelmson R.B. Simulation and Analysis of Tornado Development and Decay within Three-Dimensional Supercell Thunderstorm // J. Atmospheric Sciences. 1995. V. 52. ╧15. P. 2675-2703.

 

К 20698

Численное моделирование интенсивных

вертикальных вихрей в атмосфере / С.А.Андрианов.И.И.Васильченко,В.Н.Забавин, А.Т.Онуфриев и др.; Чл.-кор.РАН Евтушенко Ю.Г. (отв.ред.); Рос АН.ВЦ.-М.:ВЦ PAH.2000.-I44 с.:ил. -Библиогр. :с.138-142.-ISBN 5-201-09760-X.

I.Андрианов С.А.и др.II.Ред. III.Рос.АН.ВЦ.

 

 


Конец - 91 - страницы.
Переход к разделу "Краткое содержание";      переход к странице 92.