Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Метеорология, климатология, агрометеорология

Диссертационная работа:

Абшаев Али Магометович. Оптимизация воздействия на градовые облака на основе исследования диффузии кристаллизующих реагентов и их взаимодействия с облачной средой : Дис. ... канд. физ.-мат. наук : 25.00.30 : Нальчик, 2004 141 c. РГБ ОД, 61:05-1/250

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 3

1. МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ГРАДА 10

  1. Технологии предотвращения града 10

  2. Физические основы технологий предотвращения града 15

  3. Концептуальные модели градовых облаков и выбор места их засева.... 22

  4. Факторы изменения концентрации аэрозоля в облаках 29

  5. Выводы 35

2. ФОРМИРОВАНИЕ ОБЛАКА КРИСТАЛЛИЗУЮЩИХ ЧАСТИЦ 37

  1. Факторы воздействия при артиллерийском и ракетном засеве облаков 37

  2. Стадия распространения ударной волны в облаке 38

  3. Первичные процессы формирования облака кристаллизующих

частиц при артиллерийском засеве 42

  1. Кинетика броуновской коагуляции частиц реагента в облаке взрывных газов 47

  2. Влияние зарядов на процессы коагуляции частиц в облаке

взрывных газов 56

  1. Формирование облака кристаллизующих частиц 59

  2. Выводы 65

3. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
КРИСТАЛЛИЗУЮЩЕГО РЕАГЕНТА С ОБЛАЧНОЙ СРЕДОЙ
66

3.1. Взаимодействие кристаллизующих ядер с облачными каплями

и друг с другом 66

3.2. Формирование и взаимодействие ледяных кристаллов с

облачной средой 70

  1. Микрофизические эффекты ракетного засева мощных конвективных облаков 85

  2. Микрофизические эффекты артиллерийского засева мощных конвективных облаков 96

  3. Выводы 99

4. ДИФФУЗИЯ КРИСТАЛЛИЗУЮЩЕГО АЭРОЗОЛЯ В МОЩНЫХ
КОНВЕКТИВНЫХ ОБЛАКАХ
101

  1. Теоретическое моделирование диффузии аэрозоля в облаках 101

  2. Диффузия в горизонтальной плоскости 106

  3. Диффузия в вертикальной плоскости 109

  4. Численная реализация модели 113

  5. Тестирование численной схемы 114

  6. Распространение реагента в мощных конвективных облаках при точечном и линейном засевах 118

  7. Выводы 126

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 128

ЛИТЕРАТУРА 131

Введение к работе:

Актуальность проблемы. Стихийные явления погоды, связанные с облачными процессами, во многих странах приводят к чрезвычайным ситуациям, человеческим жертвам и наносят большой ущерб сельскому хозяйству, флоре, фауне, строениям, транспортным средствам, и коммуникациям. Мировые потери агропромышленной продукции только от градобитий составляют более 6 миллиардов долларов в год, десятая часть которых приходится на Российскую Федерацию. Наиболее подверженным стихийным явлениям погоды является Южный Федеральный округ, в котором ежегодно градом уничтожается около 140 тысяч гектар посевов, садов, виноградников. Катастрофические градобития и сопровождающие их обильные ливневые дожди, шквальные ветры и смерчи вызывают наводнения, паводки и селевые потоки.

В связи с этим мониторинг и защита от стихийных явлений погоды должны являться одной из неотъемлемых составных частей программы устойчивого развития экономики и обеспечения безопасности населения многих регионов.

В настоящее время в десятках стран мира осуществляются крупномасштабные научные и производственные проекты защиты от градобитий, искусственного увеличения осадков и рассеяния облачности. Технологии модификации погоды основаны на засеве облаков аэрозолем кристаллизующих или гигроскопических реагентов с целью изменения естественного хода микрофизических и динамических процессов в облаках за счет реализации их фазовой и коллоидальной неустойчивости. Несмотря на широкое практическое применение этих технологий и серьезные научно-технические достижения в этой области, до настоящего времени остаются недостаточно изученными крайне важные вопросы управления облачными процессами, включая:

- закономерности распространения искусственного аэрозоля в конвектив
ных облаках;

- особенности взаимодействия различных реагентов с облачной средой;
-закономерности трансформации термодинамических и микрофизиче
ских характеристик облаков в результате засева;

-дозировку применяемых реагентов в зависимости от скорости восходящих потоков, турбулентности и водности облаков.

Исследования в этом направлении представляются крайне актуальными и необходимыми для оценки качества реализации физических принципов воздействия на облака и оптимизации технологий воздействия на облачные процессы.

Цель работы: Теоретическое исследование процессов диффузии и взаимодействия кристаллизующего аэрозоля с облачной средой и оптимизация засева градовых облаков.

В рамках достижения этой цели были поставлены и на основе теоретического моделирования решены следующие задачи:

-исследованы первичные процессы, сопровождающие внесение кристаллизующих реагентов в облака с помощью артиллерийских снарядов и ракет;

- рассмотрена кинетика формирования кристаллизующих частиц и ледя
ных кристаллов; m и.

МС НАЦИОНАЛЬНА* I

KHfiJTKOTCKA I

детально исследованы процессы распространения кристаллизующего аэрозоля и роста ледяных кристаллов в мощных конвективных облаках;

изучены закономерности трансформации термодинамических и микрофизических параметров мощных конвективных облаков в результате их ракетного и артиллерийского засева кристаллизующими реагентами;

на основе полученных закономерностей о диффузии и взаимодействии кристаллизующих реагентов в конвективных облаках разработаны рекомендации по оптимизации российской ракетной технологии защиты от градобитий.

Научная новизна работы и полученных результатов:

а) Впервые исследованы первичные процессы, сопровождающие ракет
ный и артиллерийский засев градовых облаков, включая процессы формиро
вания:

облака взрывных газов и их расширения при артиллерийском засеве, формирования и расширения перегретой струи реагента при ракетном засеве;

облака кристаллизующего аэрозоля;

ледяных кристаллов на кристаллизующем аэрозоле;

Сделана попытка теоретического обоснования выхода активных льдооб-разующих частиц при возгонке кристаллизующих реагентов взрывом артиллерийских снарядов.

б) Исследованы закономерности распространения в мощных конвектив
ных облаках искусственного аэрозоля, вносимого с помощью мгновенных то
чечных и линейных источников, в зависимости от скорости восходящих пото
ков, турбулентности и водности.

в) Детально изучена эволюция термодинамических и микрофиэических
параметров мощных конвективных облаков при их засеве кристаллизующим
аэрозолем.

г) На основе результатов исследования диффузии и взаимодействия кри
сталлизующего аэрозоля с облачной средой даны рекомендации по оптимиза
ции дозировки реагента при воздействии на градовые процессы.

Научная и практическая значимость полученных результатов:

а) Результаты теоретического моделирования ракетно-артиллерийского
засева облаков и взаимодействия реагентов с облачной средой, а также полу
ченные закономерности эволюции термодинамических (температура, упругость
и пересыщение водяного пара) и микрофизических (концентрация и размер
ледяных кристаллов и облачных капель, водность облака, соотношение ледя
ной и капельной фаз) параметров облаков представляют интерес для развития
физических основ воздействия на градовые и другие облачные процессы.

б) Полученные закономерности диффузии аэрозоля от мгновенного то
чечного и линейного источников, а также их взаимодействия с облачной сре
дой позволили разработать важные для практических работ по защите от гра
да рекомендации по:

- оптимизации во времени и пространстве дозировки кристаллизующего
реагента при воздействии на градовые процессы с учетом их парамет
ров (турбулентности, водности, скорости восходящих потоков);

- уточнению требований к снаряжению противоградовых ракет и снарядов
кристаллизующими реагентами вчасти выходальдообразующихчастиц.

Основные положения, выносимые на защиту:

результаты теоретического моделирования артиллерийского и ракетного засева конвективных облаков и взаимодействия реагентов с облачной средой;

закономерности диффузии аэрозоля в мощных конвективных облаках от мгновенного точечного и линейного источников;

закономерности эволюции термодинамических и микрофизических па-

раметров мощных конвективных облаков при их засеве кристаллизующим аэрозолем;

- рекомендации по дозировке кристаллизующего реагента при воздейст
вии на градовые процессы с учетом их параметров.

Личный вклад автора.

Теоретическое моделирование процессов, возникающих при внесении артиллерийских и ракетных противоградовых изделий в облака, а также взаимодействия диспергируемого ими кристаллизующего аэрозоля с облачной средой выполнено совместно с научным руководителем. Теоретическое моделирование распространения кристаллизующего аэрозоля в мощных конвективных облаках выполнено совместно с кандидатом физ.-мат. наук Садыховым ЯА

Численная реализация теоретических моделей, расчеты и анализ результатов выполнены автором. Рекомендации по оптимизации дозировки кристаллизующих реагентов для существующей ракетной технологии разработаны автором.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались на:

Всероссийской конференции по физике облаков и АВ на гидрометеорологические процессы (г. Нальчик, 2001 г.);

Северо-Кавказской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспектива 2001» (г. Нальчик, 2001 г.);

Ill конференции молодых ученых Кабардино-Балкарского научного центра РАН (г. Нальчик, 2002 г.);

VIII Международной конференции по модификации погоды Всемирной Метеорологической Организации (г. Касабланка, Марокко, 2002 г.);

II Всероссийской конференции «Современные проблемы пиротехники» (г. Сергиев Посад, 2003 г.);

VI Международном совещании экспертов ВМО по физике, химии обла-

ков и модификации погоды (г. Нальчик, 2003 г.);

конференции молодых ученых, посвященной 90-летию профессора Г.К. Сулаквелидзе (г. Нальчик, 2003 г.);

Ill Всероссийской конференции «Современные проблемы пиротехники» (г. Сергиев Посад, 2004 г.).

Ill Северо-Кавказской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов «Перспектива 2004» (г. Нальчик, 2004 г.);

Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, втом числе 3 в рецензируемых журналах, 3 в трудах Международных конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Содержит 141 стр., 21 рисунок и 9 таблиц. Список литературы включает 159 наименований работ.

Подобные работы
Шаповалов Александр Васильевич
Математическое моделирование физических процессов в конвективных облаках при естественном развитии и активных воздействиях
Тумгоева Хадижат Абукаровна
Исследование формирования грозо-разрядных процессов на Северном Кавказе и их экстраполяция на основе временных рядов
Андрианов Владимир Александрович
Оценка воздействия Астраханского газового комплекса на природную среду как основа оптимизации ландшафтов Северного Прикаспия
Бобылев Николай Геннадьевич
Методика оценки взаимодействия подземных комплексов с окружающей средой
Негуляева Екатерина Юрьевна
Оптимизация системы обращения с твердыми коммунальными отходами как фактор безопасности геоэкологической среды
Калов Хажбара Мамизович
Физическое обоснование, создание и экспериментальные исследования эффективности нового комплекса технических средств и методов активных воздействий на облака и туманы
Бриллиантов Александр Николаевич
Разработка и исследование основ построения энергетических систем подводных аппаратов
Гамов Максим Игоревич
Совершенствование методики оценки и прогноза шумового загрязнения территорий в горнопромышленном регионе на основе исследований акустических полей, наведенных автотранспортом
Алфёрова Надежда Сергеевна
Теоретические основы, методы исследований и защиты гидросферы горнорудных районов Оренбуржья
Васянович Юрий Анатольевич
Исследование и формирование основ рационального ресурсопользования северных и дальневосточных регионов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net