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.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».