ISSN 2070-7401 (Print), ISSN 2411-0280 (Online)
Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса
физические основы, методы и технологии мониторинга окружающей среды, потенциально опасных явлений
и объектов

  

Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2009. В.6. Т.2. С. 188-192

Нелинейная конвекция в аксиальном вертикальном канале

П.Б. Руткевич 1, П.П. Руткевич 2
1 Институт космических исследований РАН
2 Институт высокопроизводительных компьютерных вычислений, Сингапур
В работе определяются стационарные решения нелинейной конвекции в аксиально-
цилиндрическом вертикальном канале с учётом сжимаемости воздуха. Нелинейность считается
обусловленной различием вертикальной стратификации в поднимающемся и опускающемся
течениях. Считается, что стратификация неустойчива для восходящего течения, и устойчива для
нисходящего течения. Такого рода ситуация характерна для смерчей и тропических циклонов,
неустойчивость в которых обусловлена выделением скрытой теплотой фазовых переходов
атмосферной влаги в восходящих потоках воздуха. Этим восходящим потокам неизбежно
сопутствуют нисходящие потоки воздуха, которые осушается и стратификация в них становится
отличной от восходящего потока воздуха. Поставленная задача сводится к обыкновенному
дифференциальному уравнению шестого порядка с краевыми условиями на обеих границах. В
результате получено, что сжимаемость воздуха оказывается одним из основных факторов,
обусловливающих вращение воздуха в аксиальном вихре.
Ключевые слова: нелинейная конвекция, стратификация, смерч, тропический циклон, атмосферная влага, фазовые переходы
Полный текст

Список литературы:

  1. Maddox R.A. Mesoscale convective complexes // Bull. Amer. Meteor. Soc. 1980. V. 61. No. 11. P. 1374-1387.
  2. Fritsch J.M., Kane R.J., Chelius C.R. et al. The contribution of mesoscale convective weather to the warm-season precipitation in the United States // J. Appl. Meteor. 1986. No. 25. P. 1333-1345.
  3. Zipser E.J. Use of a conceptual model of the life-cycle of mesoscale convective systems to improve very short-range forecasting. Nowcasting / Ed. K. Browning. Academic Press, 1982. P. 191-2004.
  4. Аристов С.Н. Стационарный цилиндрический вихрь в вязкой жидкости // Докл. РАН. 2001. Т. 377. № 4. С. 477-480.
  5. Renno N.O., Imgersoll A.P. Natural convection as a heat engine: A theory for CAPE. 1996.
  6. Souza E.P., Renno N.O. Convective circulation induced by surface heterogeneities // Amer. Meteor. Soc. 2000. V. 57. P. 2915-2922.
  7. Emanuel K. Atmospheric convection. New York, Oxford. Oxford University Press. 1994.
  8. Rutkevich P.B. Convective and rotational instability in moist air // Physica A. 2002. V. 315/1-2. P. 215-221.
  9. Руткевич П.Б. Вращательная неустойчивость в двухфазной двухкомпонентной системе: Препринт ИКИ РАН. Пр-2034. М.: ИКИ РАН. 2001. 11 c.
  10. Руткевич П.Б. Вращательная неустойчивость во влажном воздухе // SCDS II Международная школа-семинар «Применение симметрии и косимметрии в теории бифуркаций и фазовых переходов». 18-23 сент. 2001. Сочи, Лазаревское, Россия: Сб. тр. C. 171-182.
  11. Rutkevich P.B. Hydrodynamic motions of saturated air in terms of equilibrium thermodynamics // Electromagnetic phenomena. 1998. V. 1. No. 4. P. 538-544.