Перспективным методом повышения количества осадков в засушливом климате является способ создания вертикальной высокотемпературной струи, насыщенной гигроскопическим аэрозолем.
Такая установка позволяет создавать искусственные облака с возможностью образования осадков в безоблачной атмосфере, в отличие от традиционных способов искусственного увеличения осадков, в которых предусматривается повышение эффективности осадкообразования только в естественных облаках путем их засева ядрами кристаллизации и конденсации. Для увеличения мощности струи добавляются хлорид кальция, карбамид, пищевая соль в виде грубодисперсного аэрозоля, а также нанопорошок NaCl/TiO2, который способен конденсировать значительно больше водяного пара, чем перечисленные типы аэрозолей. Дисперсные включения в струе также являются центрами кристаллизации и конденсации в создаваемом облаке для повышения возможности осадкообразования.
Для моделирования конвективных течений в атмосфере применяется математическая модель атмосферных течений локального масштаба, реализованная в программном комплексе FlowVision, решение уравнений движения, энергии и массопереноса проводится в относительных переменных. Рассматриваемая постановка задачи разделена на две части: модель начальной струи и постановка атмосферных течений локального масштаба FlowVision. Нижняя область, где происходит течение начальной высокоскоростной струи, моделируется в сжимаемой постановке с решением уравнения энергии относительно полной энтальпии. Данное разделение задачи на две отдельные подобласти необходимо, чтобы корректно провести численный расчет начальной турбулентной струи при высокой скорости (M>0.3). Приводятся основные математические зависимости модели.
С использованием представленной модели проведены численные эксперименты, для исходных данных взяты экспериментальные данные из натурных испытаний установки по созданию искусственных облаков, проведенные в Объединенных Арабских Эмиратах. Получено хорошее согласие с экспериментом: в 55% проведенных расчетах значение вертикальной скорости на высоте 400м (более 2 м/с) и высота подъема струи (более 600 м) находится в пределах погрешности 30% от экспериментальных характеристик, а в 30% расчетах – полностью согласуется с экспериментом. Результаты численного моделирования позволяют оценить возможность использования метода высокоскоростной струи для стимулирования искусственной конвекции и, в конечном итоге, для создания осадков. Расчеты проведены с использование программного комплекса FlowVision на суперкомпьютере «Торнадо ЮУрГУ».
Статья "Результаты моделирования полевых экспериментов по созданию восходящих потоков для развития искусственных облаков и осадков" опубликована в журнале Компьютерные исследования и моделирование, 2023, т. 15, № 4, с. 941-956
Авторы: М. Т. Абшаев (1), А. М. Абшаев (1), А. А. Аксёнов (2), Ю. В. Фишер (2), А. Е. Щеляев (2)
1. ООО "НПЦ Антиград", Нальчик, Россия
2. ООО "ТЕСИС", Москва, Россия
Скачать PDF 3840КБ
Журнал "Компьютерные исследования и моделирование": ссылка
Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.