В приближении Буссинеска рассмотрены бароклинные топографические волны, захваченные плоским зональным склоном при наличии диссипации энергии волны в мелкомасштабную турбулентность придонного слоя. Определен декремент затухания волны. Из условия равенства потока энергии от волн в турбулентность и скорости диссипации энергии турбулентности получен коэффициент горизонтального турбулентного обмена.

За допомогою методу багатьох масштабів отримано співвідношення, що описують поведінку амплітуд збурень швидкості у стійко-стратифікованій рідині на різних етапах заключної стадії вирождення. Проведено порівняння швидкостей затухання типів рухів (внутрішні хвилі, шарові та вихрові структури). Знайдено критичні значення горизонтальних розмірів збурень, що дає можливість визначати типи рухів, які живуть найбільший час.

Проаналізовано поведінку спектрів флуктуацій показника заломлення в турбулентному водному середовищі у випадку, коли флуктуації показника заломлення n визначаються флуктуаціями температури та солоності. Для локально однорідної та ізотропної турбулентності знайдено вираз для спектра, що залежить від швидкостей дисипації (вирівнювання) флуктуацій температури та солоності, які разом зі швидкістю дисипації турбулентної енергії визначають статистичний режим флуктуацій оптичного показника заломлення. Параметризацію вказаних швидкостей дисипації проведено з використанням градієнтної гіпотези. Доведено, що в спектрі показника заломлення, відповідно до внесків флуктуацій температури та солоності в флуктуації оптичного показника заломлення, можна спостерігати області аномальної поведінки, тобто можуть виникати локальні екстремуми.

Проблема параметризации процессов турбулентного обмена между морем и атмосферой связана с изучением влияния поверхностных волн на структуру турбулентности в нижней части пограничного слоя. Экспериментально проверена применимость теории подобия и оценены волновые возмущения скорости в разных условиях стратификации и характера волнения. Методика основана на одновременных измерениях профиля и пульсаций скорости ветра на 5 - 6 уровнях, возвышения поверхности моря и направлений волн. Для измерений использован специально разработанный малоинерционный чашечный анемометр (путь синхронизации 0,3 м; частотный диапазон до 5 Гц). Анализ данных измерений показал, что в диапазоне скорости ветра 2 - 8 м/с при нейтральной и неустойчивой стратификации сохраняется баланс между продукцией и диссипацией энергии турбулентности в слое 1,5 - 6,5 м над поверхностью моря. Влияние волн зыби зависит от крутизны, относительной скорости ветра и зыби и качественно соответствует квазиламинарной модели Майлса, в то время как волновые возмущения при ветровом волнении имеют турбулентный характер. При направлении ветра со стороны берега структура пограничного слоя резко изменяется под воздействием сильных вихрей, образовавшихся над сушей. Интенсивность турбулентных флуктуации скорости в среднем в 1,5 - 2 раза выше по сравнению с открытым морем.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.307 + Д221(922.8)93

Рубрики:

Водообмін. Турбулентний обмін і переміщення

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж14253 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Обсуждены результаты полевых наблюдений водообмена с морем одного из самых крупных лиманов северо-западного Причерноморья, собранных в ходе 14 экспедиционных выездов в 2003 г. Отмечены интересные моменты, связанные с демпфирующей ролью пересыпских водоемов и фильтрацией вод через пересыпь.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.307 + Д221(922.8)93

Рубрики:

Водообмін. Турбулентний обмін і переміщення

Океанологія

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

В приближении Буссинеска для захваченных наклонным дном топографических волн определены средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности, при учете взаимодействия с турбулентностью придонного слоя. Коэффициенты турбулентного обмена выражаются через плотность турбулентной энергии (ТЭ) по соотношениям полуэмпирической теории турбулентности. Уравнение баланса ТЭ и уравнение для погранслойных волновых возмущений решаются совместно, что дало возможность найти вертикальное распределение плотности ТЭ и характерный масштаб турбулентности. Показано, что определяющий вклад в волновой массоперенос вносят средние течения, индуцированные волной за счет нелинейности.

В рамках гипотезы Колмогорова о "локальном самоподобии", дополненной предположениями Гейзенберга и Вейцзекера, рассмотрено векторное изотропное соленоидальное поле турбулентных скоростей. Получены новые выражения, описывающие трехмерный и продольный одномерный спектры энергии поля скорости применительно к области универсального равновесия.

Приведены результаты экспериментальных исследований характеристик турбулентности в слое волнового перемешивания. Данные о пульсациях скорости, температуры и электропроводности получены с помощью измерительного комплекса "Сигма-1". Рассчитанные значения скорости диссипации турбулентной энергии сопоставлены с различными моделями для приповерхностного слоя. Показано, что имеющиеся модели не дают достаточно хорошего совпадения расчетов и эксперимента в слое активного волнового воздействия, в частности при наличии зыби. Сделан вывод о необходимости параметризации и включения в модели более полной информации о состоянии поверхности моря, структуре течения и приводного слоя атмосферы.

Розроблено нову числову модель приповерхневого турбулентного шару, що враховує спільну дію перекидання хвиль, циркуляції Ленгмюра та вертикального зсуву швидкості. Здійснено автомодельні розв'язки розповсюдження шару турбулентності, що виникає внаслідок одного перекидання хвилі. Сформовано числову лагранжеву модель розповсюдження поверхневої плями нафти, що враховує взаємодію між лагранжевими частинками через поле тиску і дозволяє моделювати розтікання плям неправильної форми. Розроблено нову напівемпіричну модель формування граничного розподілу крапель нафти під час подрібнення вітровими хвилями, що перекидаються. Удосконалено тривимірну лагранжеву модель дисперсії нафти в морі, що дозволяє розв'язувати рівняння для концентрації нафти у воді та досліджувати еволюцію спектра розмірів нафтових крапель з глибиною та у часі. Об'єднано розроблені моделі різних фізичних і фізико-хімічних процесів у єдину прогностичну систему, що працює разом з моделлю хвиль, моделями гідродинаміки та прогнозу погоди.

Изучены обменные процессы в системе литосфера - гидросфера - атмосфера. Определены влияние подземного водообмена (ПВО) на процессы в Мировом океане (МО) при оценивании масштаба водообмена между лито- и гидросферой, временная изменчивость водообмена по вертикали, масштабов зон эндогенного влияния литосферы на гидросферу. Проанализированы влияние ПВО на особенности газового режима МО, обмена веществом между лито- и гидросферой при исследовании процессов растворения веществ и их перехода в осадок, а также степень влияния на процессы в системе океан - атмосфера.

Встановлено, що амплітуда підземного водообміну може складати в рік шар води товщиною не менше +-15 см. Гідрогеохімічні ефекти розвантаження субмаринних флюїдів вперше розділені на води ювенільного походження та води осадового чохла, що дозволяє вдосконалити сучасну фізичну модель формування компонентного складу морської води. Визначено, що 33 - 50 % площі морського дна знаходяться за умов впливу субмаринного розвантаження флюїдів. Показано, що одним з компонентів субмаринних флюїдів є кисень. Досліджено, що кожний гідрохімічний компонент субмаринного флюїда має свою індивідуальну історію. Розраховано параметри конвекції субмаринного розвантаження флюїдів.

Представлена полуэмпирическая модель придонного турбулентного пограничного слоя, предназначенная для применения в качестве одной из составляющих метода расчета вертикального распределения концентрации взвесей в прибрежной области моря. Модель основывается на данных лабораторных экспериментов и пригодна для песчаного дна в широком диапазоне амплитуд придонных скоростей волнового происхождения.

Приведены результаты экспериментальных исследований характеристик турбулентности в слое волнового перемешивания с помощью измерительного комплекса "Сигма-1". На основании достаточно большого количества наблюдений проведена верификация моделей для приповерхностного слоя, сделан их сравнительный анализ. Показано, что имеющиеся модели не дают достаточно хорошего совпадения расчетов и эксперимента в ряде гидрометеорологических условий, в частности, в штилевую погоду и при наличии зыби. Сделан вывод о необходимости параметризации и включения в модели более полной информации о физических характеристиках пограничных слоев моря и атмосферы.

Кратко описаны основные характеристики и особенности измерительного комплекса "Сигма-1" и методика коррекции получаемых данных. Турбулентные пульсации вектора скорости, измеряемые в координатах прибора, пересчитываются в неподвижную систему отсчета. Для устранения шумов, возникающих из-за собственных движений измерительного комплекса, используется встроенная система контроля положения прибора в пространстве и последующая фильтрация данных фильтром Винера. Показано, что указанные процедуры позволяют существенно снизить влияние собственных движений прибора на измеряемые величины пульсации скорости.

Приведены результаты детальных натурных измерений турбулентных характеристик в сопряженных слоях моря и атмосферы в прибрежной зоне Черного моря. Использовалась современная высокоточная аппаратура, наблюдения велись по большому числу параметров в течение трех экспедиционных периодов в 2005 - 2009 гг. Обнаружены периодичности различных масштабов в интенсивности атмосферной и морской турбулентности, прослежена эволюция турбулентной энергии в разных условиях и на разных масштабах, а также реакция приповерхностного слоя моря на атмосферные возмущения. Показано, что при слабых ветрах существенное влияние на морскую турбулентность начинает оказывать поток тепла.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д221.307

Рубрики:

Водообмін. Турбулентний обмін і переміщення

Шифр НБУВ: Ж71487 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проанализированы приведенные в литературе результаты измерений скорости диссипации турбулентной энергии и распределения частоты плавучести с глубиной для различных районов естественных стратифицированных бассейнов. По данным измерений исследован характер зависимости скорости диссипации турбулентной энергии от частоты плавучести в верхнем стратифицированном слое и основном пикноклине с целью проверки известных к настоящему времени моделей вертикального обмена в стратифицированных бассейнах за счет сдвиговой неустойчивости в поле инерционно-гравитационных внутренних волн.

С помощью численной трехмерной нестационарной гидротермодинамической модели получены оценки влияния морфометрических характеристик искусственного канала, соединяющего Тилигульский лиман с Черным морем, на интенсивность водообмена через канал и водообновления различных участков лимана морскими водами. Установлено, что для увеличения водообмена лимана с морем углубление существующего соединительного канала более эффективно, чем увеличение его ширины. Однако интенсификация водообмена с морем существенно улучшит гидроэкологические условия лишь в южной части лимана.