Численное моделирование распространения гравитационного течения в сжимаемой атмосфере
М.В. Шокуров✉, Н.Ю. Германкова
Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия
✉ e-mail: shokurov.m@gmail.com
Аннотация
Проведено численное моделирование распространения гравитационного течения в атмосфере с использованием двумерной гидродинамической модели сжимаемой атмосферы. В результате получено детальное описание развития и распространения гравитационного течения на стадии постоянной скорости фронта. Исследована зависимость характеристик течения от двух параметров – начальной разности потенциальных температур между областью с холодным воздухом и окружающей атмосферой, а также начальной высоты холодной области. Безразмерная скорость фронта (число Фруда Fr) рассчитана тремя методами: c использованием характерной высоты «головы» и «тела» течения, находящегося за «головой», а также начальной высоты холодного резервуара. Расчеты показали, что в первом приближении Fr, вычисленное по высоте гравитационного течения, действительно является универсальной постоянной, приблизительно равной 1. Более подробный анализ показал, что Fr и высота гравитационного течения слабо зависят от отношения начальной высоты холодного бассейна к толщине атмосферы, этот вывод согласуется с результатами других исследований.
Ключевые слова
гравитационное течение, численное моделирование, число Фруда
Для цитирования
Шокуров М. В., Германкова Н. Ю. Численное моделирование распространения гравитационного течения в сжимаемой атмосфере // Морской гидрофизический журнал. 2015. № 4. С. 59-74. EDN VDUWIF. doi:10.22449/0233-7584-2015-4-59-74
Shokurov, M.V. and Germankova, N.Yu., 2015. Numerical simulation of gravity current propagation in a compressible atmosphere. Physical Oceanography, (4), pp. 53-65. doi:10.22449/1573-160X-2015-4-53-65
DOI
10.22449/0233-7584-2015-4-59-74
Список литературы
- Haase S.P., Smith R.K. The numerical simulation of atmospheric gravity currents. Part I: Neu-trally-stable environments // Geophys. Astrophys. Fluid Dyn. – 1989. – 46, issue 1 – 2. – P. 1 – 33.
- Rottman J.W., Simpson J.E. Gravity currents produced by instantaneous releases of a heavy fluid in a rectangular channel // J. Fluid Mech. – 1983. – 135. – P. 95 – 110.
- Marino B.M., Thomas L.P., Linden P.F. The front condition for gravity currents // Ibid. – 2005. – 536. – P. 49 – 78.
- Shin J.O., Dalziel S.B., Linden P.F. Gravity currents produced by lock exchange // Ibid. – 2004. – 521. – P. 1 – 34.
- Klemp J.B., Rotunno R., Skamarock W.C. On the dynamics of gravity currents in a channel // Ibid. – 1994. – 269. – P. 169 – 198.
- Droegemeier K.K., Wilhelmson R.B. Numerical simulation of thunderstorm outflow dynamics. Part I: Outflow sensitivity experiments and turbulence dynamics // J. Atmos. Sci. – 1987. – 44, issue 8. – P. 1180 – 1210.
- Benjamin T.B. Gravity currents and related phenomena // J. Fluid Mech. – 1968. – 31, issue 02. – P. 209 – 248.
- Ungarish M. An introduction to gravity currents and intrusions. – Boca Raton: CRC Press. Taylor and Francis Group, 2010. – 512 р.
- Dailey P.S., Fovell R.G. Numerical simulation of the interaction between the sea-breeze front and horizontal convective rolls. Part 1: Offshore ambient flow // J. Mon. Wea. Rev. – 1999. –127, issue 5. – P. 858 – 878.