Влияние ложного дна на нелинейную динамику процесса замерзания воды


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследованы процессы структурно-фазовых переходов при замерзании солёной воды с образованием ложного дна. Сформулирована нелинейная математическая модель процесса тепло- и массопереноса, учитывающая наличие трёх движущихся границ фазового перехода и турбулентных течений жидкости в морской воде у поверхности ложного дна. Аналитически получены точные решения нелинейной модели с учётом временных зависимостей температуры и солёности воды на глубине и флуктуаций скорости трения; найдены распределения температуры и солёности воды, доля твёрдой фазы, законы движения границ фазового перехода «морская вода - двухфазная зона», «двухфазная зона - талая вода» и «талая вода - лёд». Определён тепловой поток на нижней границе ложного дна, который может изменять своё направление при временных осцилляциях температуры морской воды и скорости трения. Показано, что структурные переходы в толще льда связаны с процессами эволюции ложного дна

Об авторах

Ирина Геннадьевна Низовцева

Уральский государственный университет им. А. М. Горького

Email: nizovtseva.irina@gmail.com
(к.ф.-м.н.), научный сотрудник, лаб. математического моделирования физико-химических процессов в многофазных средах; Уральский государственный университет им. А. М. Горького

Дмитрий Валерьевич Александров

Уральский государственный университет им. А. М. Горького

Email: dmitri.alexandrov@usu.ru
д.ф.-м.н., профессор, каф. математической физики; Уральский государственный университет им. А. М. Горького

Список литературы

  1. Martin S., Kauffman P. The evolution of under-ice melt ponds, or double difusion at the freezing point // J. Fluid Mech., 1974. Vol. 64, no. 3. Pp. 507-528.
  2. Unterstainer N. Natural desalination and equilibrium salinity profile of old sea ice / In: Physics of snow and ice. Vol. 1; ed. H. Oura. Hokkaido University, 1967. Pp. 569-577.
  3. Hanson A. M. Studies of the mass budget of Arctic pack-ice floes // J. Glaciology, 1965.Vol. 5, no. 41. Pp. 701-709.
  4. Nansen F. Farthest North. New York: Harper & Brothers, 1897.
  5. Зубов Н. Н. Льды Арктики. М.: Изд-во Главсевморпути, 1945. 360 с.
  6. Unterstainer N., Badgley F. I. Preliminary results of thermal budget studies on Arctic pack ice during summer and autumn / In: Arctic sea ice. Washington: Nat. Acad. Sci., Nat. Res. Counc, 1958. Pp. 85-92.
  7. Eicken H. Structure of under-ice melt ponds in the central Arctic and their effect on, the sea-ice cover // Limnol. Oceanogr., 1994. Vol. 39, no. 3. Pp. 682-694.
  8. Notz D., McPhee M. G., Worster M. G., Maykut G. A., Schlünzen, K. H., Eicken H. Impact of underwater-ice evolution on Arctic summer sea ice // J. Geophys. Res., 2003. Vol. 108, no. C7, 3223. 12 pp.
  9. Jeffries M. O., Schwartz K., Morris K., Veazey A. D., Krouse H. R., Cushing S. Evidence for platelet ice accretion in Arctic sea ice development // J. Geophys. Res, 1995. Vol. 100, no. C6. Pp. 10,905-10,914.
  10. Wadhams P. The underside of Arctic sea ice imaged by sidescan sonar // Nature, 1988. Vol. 333. Pp. 161-164.
  11. Wadhams P., Martin S. Processes determining the bottom topography of multiyear Arctic sea ice / In: Sea ice properties and processes; eds. W. F. Weeks, S. F. Ackley. Hanover, 1990. Pp. 136-141.
  12. Eicken H., Krouse H. R., Kadko D., Perovich D. K. Tracer studies of pathways and rates of meltwater transport through Arctic summer sea ice // J. Geophys. Res., 2002. Vol. 107, no. C10, 8046. 20 pp.
  13. Perovich D. K. et al. Year on Ice Gives Climate Insights // EOS Trans. AGU, 1999. Vol. 80, no. 41. Pp. 481, 485-486.
  14. Gradinger R. Occurrence of an algal bloom under Arctic pack ice // MEPS, 1996. Vol. 131. Pp. 301-305.
  15. Hills R. N., Loper D. E., Roberts P. H. A thermodynamically consistent model of a mushy zone // Q. J. Mech. Appl. Math., 1983. Vol. 36, no. 4. Pp. 505-540.
  16. Buyevich Yu. A., Alexandrov D. V., Mansurov V. V. Macrokinetics of crystallization. New York - Wallingford: Begell House Inc., 2001. 183 pp.
  17. Alexandrov D. V., Malygin A. P., Alexandrova I. V. Solidification of leads: approximate solutions of non-linear problem // Ann. Glaciol, 2006. Vol. 44, no. 1. Pp. 118-122.
  18. Александров Д. В., Малыгин А. П. Аналитическое описание кристаллизации морской воды в трещинах льдов и их влияние на теплообмен между океаном и атмосферой // Докл. РАН, 2006. Т. 411, № 3. С. 390-394.
  19. Scheil E. Bemerkungen zur schichtkiistallbildung // Zeitschrift für Metallkunde, 1942. Vol. 34. Pp. 70-72.
  20. McPhee M. G. The upper Ocean / In: The Geophysics of Sea Ice / NATO ASI series. Series B, Physics, 146; ed. N. Untersteiner. New York: Plenum Press, 1986. Pp. 133-141.
  21. McPhee M. G., Maykut G. A., Morison J. H. Dynamics and Thermodynamics of the Ice/Upper Ocean System in the Marginal Ice Zone of the Greenland Sea // J. Geophys. Res., 1987. Vol. 92, no. C7. Pp. 7017-7031.
  22. Yaglom A. M., Kader B. A. Heat and mass transfer between a rough wall and turbulent fluid flow at high Reynolds and Péclet numbers // J. Fluid Mech., 1974. Vol. 62, no. 3. Pp. 601-623.
  23. Alexandrov D. V., Aseev D. L., Nizovtseva I. G., Huang H.-N., Lee D. Nonlinear dynamics of directional solidification with a mushy layer. Analytic solutions of the problem // Int. J. Heat Mass Transfer, 2007. Vol. 50, no. 17-18. Pp. 3616-3623.
  24. Александров Д. В., Низовцева И. Г. Нелинейная динамика ложного дна при замерзании морской воды // Докл. РАН, 2008. Т. 419, № 2. С. 262-265.
  25. Alexandrov D. V., Nizovtseva I. G. To the theory of underwater ice evolution, or nonlinear dynamics of "false bottoms" // Int. J. Heat Mass Transfer, 2008. Vol. 51, no. 21-22. Pp. 5204-5208.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Самарский государственный технический университет, 2011

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах