Тепломассоперенос в тающем снеге при объемном прогреве потоком солнечного излучения

  • Ю.В. Губер Алтайский государственный университет Email: yulia.guber@inbox.ru
  • Д.А. Овчинников Новосибирский национальный исследовательский государственный университет Email: dmitriy.ovchinnikov.03@list.ru
  • А.Н. Сибин Институт гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН Email: sibin_anton@mail.ru
  • А.А. Папин Алтайский государственный университет Email: papin@math.asu.ru
Ключевые слова: снег, таяние, солнечная радиация, тепловой поток, неоднородная среда, фазовые переходы, многофазная фильтрация, пористая среда

Аннотация

В данной работе на основе уравнений неизотермической двухфазной фильтрации рассматривается задача формирования теплового режима в тающем снеге при объемном прогреве потоком солнечного излучения. Разработан алгоритм численного решения одномерной задачи. Коэффициент теплопроводности снега и зависимость для интенсивности фазового перехода верифицированы с помощью экспериментальных данных из литературных источников.

Литература

1. Kotlyakov V.M., Sosnovsky A.V. Evaluating the Thermal Resistance of Snow Cover by Ground Temperature // Water Resources. –– 2021. –– Vol. 61, no. 2. –– P. 195–205. –– DOI: 10.1134/S0097807822070077.
2. Красс М.С., Мерзликин В.Г. Радиационная теплофизика снега и льда. — Ленинград : Гидрометеоиздат, 1990. — 261 с.
3. Трофимова Е.Б. Отражающая способность снежного покрова // Материалы Всероссийской научно-методической конференции. — 2014. — С. 1498–1500.
4. Трофимова Е.Б. Математическая модель снежного покрова как многофазной среды // Тр. IV всесоюзн. гидролог. съезда. (СССР). — М., 1976.— Т. 6.
5. Кучмент Л.С. Формирование речного стока. Физико-математические модели. — М., 1983.
6. Шмакин А.Б., Турков Д.В., Михайлов А.Ю. Модель снежного покрова с учетом слоистой структуры и ее сезонной эволюции // Криосфера Земли. — 2009. — Т. 13, № 4. — С. 69–79.
7. Dickinson R.E., Williamson D., Henderson-Sellers A. Biosphere–atmosphere transfer scheme (BATS) for the NCAR community climate model. –– Boulder, Colorado, 1986. –– 69 p.
8. Грицук И.И., Дебольский В.К., Масликова О.Я. и др. Эксперементальное исследование влияния солнечной радиации на интенсивность снеготаяния // Вестник РУДН, серия Инженерные исследования. — 2015. — № 1. — С. 83–90.
9. Завьялов Д.Д., Соломаха Т.А. Параметризация поглощения солнечной радиации снежно-ледяным покровом в термодинамической модели льда Азовского моря // Морской гидрофизический журнал. — 2021. — Т. 37, № 5. — С. 538–553. — DOI: 10.22449/0233-7584-2021-5-538-553.
10. Sellers S. Theory of water transport in melting snow with a moving surface // Cold Regions Science and Technology. –– 2000. –– Vol. 2000, no. 31. –– P. 47–57.
11. Colbeck S.C. A theory of water percolation in snow // Journal Glaciol. –– 1972. –– Vol. 111, no. 63. –– P. 369–385.
12. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Часть 1.— М. : Наука, 1987.— 464 с.
13. Thorpe A.D., Mason, B.J. The evaporation of spheres and ice crystals // Br. J. Appl. Phys. –– 1996. –– Vol. 17. –– P. 541–548.
14. Bronfenbrener L. Non-equilibrium crystallization in freezing porous media: Numerical solution // Cold Regions Science and Technology. –– 2013. –– Vol. 85. –– P. 137–149.
15. Нерсесова З.А. Изменение льдистости грунтов в зависимости от температуры // ДАН СССР. — 1950. — Т. 75, № 6. — С. 845–846.
16. Желнин М.С., Прохоров А.Е., Костина А.А., Плехов О.А. Экспериментальное и теоретическое исследование механических деформаций в промерзающем влагонасыщенном грунте // Вестник ПНИПУ. Механика. — 2019. — № 4. — С. 19–28.
17. Колесников А.Г. К изменению математической формулировки задачи о промерзании грунта // ДАН СССР. — 1952. — Т. 82, № 6. — С. 889–891.
18. Alekseeva S.V., Sazhenkov S.A. Numerical analysis of a one-dimensional model of a meltingfreezing snowpack // J. Comput. Engng Math. –– 2021. –– Vol. 8, no. 4. –– P. 17–27.
19. Сибин А.Н., Папин А.А. Тепломассоперенос в тающем снеге // ПМТФ. — 2021. — Т. 62, № 1. — С. 109–118.— DOI: 10.15372/PMTF20210112.
20. Сибин А.Н., Папин А.А. Моделирование движения растворимой примеси в тающем снеге // ПМТФ. — 2024. — Т. 65, № 1. — С. 58–69.— DOI: 10.15372/PMTF202315315.
21. Waldner P.A. Effect of snow structure on water flow and solute transport // Hydrological processes. –– 2008. –– Vol. 18, no. 7. –– P. 1271–1290.
Опубликован
2024-12-01
Как цитировать
Губер Ю., Овчинников Д., Сибин А., Папин А. Тепломассоперенос в тающем снеге при объемном прогреве потоком солнечного излучения // Труды семинара по геометрии и математическому моделированию, 2024, № 10. С. 74-81. URL: http://journal.asu.ru/psgmm/article/view/16429.
Выпуск
№ 10 (2024): Труды семинара по геометрии и математическому моделированию
Раздел
Статьи

1. Авторы сохраняют за собой права на авторство своей работы и предоставляют журналу право первой публикации этой работы с правом после публикации распространять работу на условиях лицензии Creative Commons Attribution License, которая позволяет другим лицам свободно распространять опубликованную работу с обязательной ссылокой на авторов оригинальной работы и оригинальную публикацию в этом журнале.

2. Авторы сохраняют право заключать отдельные договора на неэксклюзивное распространение работы в том виде, в котором она была опубликована этим журналом (например, размещать работу в электронном архиве учреждения или публиковать в составе монографии), с условием сохраниения ссылки на оригинальную публикацию в этом журнале. с. Политика журнала разрешает и поощряет размещение авторами в сети Интернет (например в институтском хранилище или на персональном сайте) рукописи работы как до ее подачи в редакцию, так и во время ее редакционной обработки, так как это способствует продуктивной научной дискуссии и положительно сказывается на оперативности и динамике цитирования статьи

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)