Исследование термоконцентрационной конвекции во влажном воздухе методом голографической интерферометрии

Сергей Андреевич Сомов (Sergey A. Somov), Алексей Сергеевич Иванов (Alexey S. Ivanov)

Аннотация


Представлены результаты исследования конвекции влажного воздуха в условиях, приближенных к атмосферным. Приводятся и анализируются численные оценки безразмерных газодинамических параметров, характерных для задачи о конвекции сухого и влажного воздуха. Описаны отличительные особенности конвекции, вызванные изменением концентрации водяного пара в результате его испарения (конденсации). Влияние концентрации водяного пара на конвективную устойчивость влажного воздуха рассматривается с позиции концентрационной конвекции, характеризуемой концентрационным числом Рэлея. Приведены технические характеристики экспериментальной установки, использующей принцип голографической интерферометрии для исследования термоконцентрационной конвекции влажного воздуха в интервале температур от 5 до 45 °C. Демонстрируется возможность различать конвективный тепломассоперенос во влажном воздухе в лабораторных условиях.


Ключевые слова


конвекция; число Рэлея; голографическая интерферометрия; влажный воздух

Полный текст:

PDF

Литература


Lambaerts J., Lapeyre G., Zeitlin V. Moist versus dry barotropic instability in a shallow-water model of the atmosphere with moist convection. J. Atmos. Sci., 2011, vol. 68, no. 6, pp. 1234–1252.

Yano J., Geleyn J. F., Kohler M. et al. Basic concepts for convection parameterization in weather forecast and climate models. J. Atmos-phere, 2015, vol. 6, no. 1, pp. 88–147.

Chandrasekhar S. Hydrodynamic and hydromagnetic stability. Oxford: Clarendon Press, 1961. 652 p.

Martynenko O. G., Khramtsov P P. Free-convective heat transfer. Berlin: Springer, 2005. 518 p.

Ogura Y. A review of numerical modeling research on small-scale convection in the atmos-phere. Meteorol. Monogr., 1963, vol. 5, pp. 65–76.

Arakawa A., Jung J. H. Multiscale modeling of the moist-convective atmosphere – A review. Atmos. Res., 2011, vol. 102, no. 3, pp. 263–285.

Derbyshire S. H., Beau I., Bechtold P., et al. Sensitivity of moist convection to environmental humidity. Q. J. R. Meteorol. Soc., 2004, vol. 130, no. 604, pp. 3055–3079.

Shmerlin B. Y., Kalashnik M. V. Rayleigh convective instability in the presence of phase tran-sitions of water vapor. The formation of large-scale eddies and cloud structures. Physics–Uspekhi, 2013, vol. 56, pp. 473–485

Alekseev V. V., Gusev A. M. Free convection in geophysical processes. Soviet Physics–Uspekhi, 1983, vol. 26, pp. 906–922

Strutt R. J. (Lord Rayleigh). On convection currents in a horizontal layer of fluid, when the higher temperature is on the under side Philos. Mag. 1916. Vol. 32, P. 529–546.

Ginzburg E. I., Guliaev V. T., Zhalkovskaia L. V. Dynamic models of free atmosphere. Novosibirsk: Nauka, 1987, 290 p. (In Russian).

Vukalovich M. P. Thermodynamic properties of water and steam. М.: Freud Publishing House, 1973, 71 p.

Goff J. A., Gratch S. Low-pressure properties of water in the range –160 to 212 °F. Trans. Am. Soc. Heat. Vent. Eng. 1946. Vol.52, P. 95–122.

Hirschfelder J. O., Curtiss Ch. F., Bird R. B. Mo-lecular theory of gases and liquids. New-York: Wiley, 1954. 1219 p.

Wilke C. R., Lee C. J. Estimation of diffusion coefficients for gases and vapors. Ind. Eng. Chem. 1955. Vol. 47. N. 6. P. 1253–1257.

Bretschneider S. Properties of gases and liquids. Engineering methods of calculation. Mos-cow: Chemistry, 1966, 533 p. (In Russian).

GSSSD 125-88. Tables of standard reference data. Moist air. Thermophysical properties in the temperature range 5…95° C and at pressure 99325 Pa. Moscow: Stardartinform, 1991. 9 с.

Gershuni G.Z., Zhukhovitskii E.M. Convective stability of incompressible fluid. Jerusalem: Keter Publishing House, 1976. 330 p.

Hauf W., Grigull L. Optical methods in heat transfer. / In: Hartnett J. P., Irvine T. F. Jr. (Eds). Advances in Heat Transfer, 1970, vol. 6, pp. 133–366.

Ioffe B. Refractometric methods of chemistry. Leningrad: Khimia, 1983, 352 p. (In Russian).




DOI: http://dx.doi.org/10.17072/1994-3598-2020-2-48-56

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.


ISSN: 1994-3598

Адрес издателя и учредителя: ПГНИУ, ул. Букирева, д. 15, г. Пермь, 614990

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охраны культурного наследия. Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66788 от 08 августа 2016 г.

Журнал включен в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук (специальности: 01.02.05 - Механика жидкости, газа и плазмы; 01.04.07 - Физика конденсированного состояния).

Научное издание

© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2019

Лицензия Creative Commons Материалы журнала публикуются по лицензии Creative Commons - Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).