Двумерная модель тепловой конвекции сухого воздуха в атмосфере

Abstract

Введение: Свободная конвекция - очень сложный и далеко еще не изученный до конца процесс. Очень сложен он в атмосфере, гидросфере, мантии и ядре Земли. Это связано с огромными их размерами, что приводит к неоднородному распределению полей температуры, плотности и давления. Кроме того, на это накладывается вращение Земли, что делает еще более сложным задачу определения полей температуры, давления и скорости. Она является, по существу, первопричиной почти всех движений в атмосфере. Энергия большинства движений в океане на 80-90% обусловлена и индуцирована конвективными движениями атмосферы и на 10-20% свободной конвекцией, возникающей в самом океане. Материалы и методы: Для определения условий возникновения конвекции сухого воздуха в рамках двумерной модели конвекции рассмотрим уравнение движения идеальной жидкости в плоскости x - z в форме Эйлера в инерциальной системе отсчета, без учета вращения Земли [2, 4]: ди ди ди if др) - + и - + W- = - - dt дх dz рудх)' dw dw dw if dp) - + u - + w- = - - -g dt dx dz pdz J . Результаты исследования: Ячейки носят характер валов. Такой тип конвекции наиболее часто встречается в атмосфере. Обсуждение и заключение: Таким образом, нами найдено аналитическое решение двумерной модели тепловой рэлеевской конвекции сухого воздуха в атмосфере. Аналитическое решение получено для стационарного случая. Это значит, что для данного типа движения имеет место устойчивое состояние типа аттрактора.