Новий теоретичний підхід до динаміки тепло-масо-переносу, теплової турбулентності і вентиляції повітря в атмосфері промислового міста II. Спектр теплової турбулентності
DOI:
https://doi.org/10.18524/0367-1631.2023.61.291656Ключові слова:
фізика атмосфери промислового міста, тепломасопереніс, теплова турбулентність, вентиляція повітря в атмосфері, вихрова дифузіяАнотація
У даній роботі розробляються фундаментальні аналітичні основи нового послідовного теоретичного підходу до моделювання турбулентного масо-тепло-переносу в атмосфері промислових міст і представлені ключові елементи нової моделі визначення спектру теплової турбулентності промислового міста. Особливу увагу приділено загальним аналітичним аспектам визначення та кількісного урахування достатньо складного феномену хвильової або вихрової дифузії, яке зазвичай ігнорується в більшості сучасних підходів до моделювання атмосферної вентиляції промислових міст. Перерозподіл енергії по спектру вихрових розмірів зазвичай називають спектральним перетворенням, вивчення якого можливе лише за умови реального внесення нелінійності в рівняння турбулентного руху. Представлений підхід імплементується до загальної теорії тепло-масо-обміну, турбулентності та вентиляції повітря в атмосфері промислового міста у комбінації з методом комплексного геофізичного плоского поля та узагальненим підходом Аракави-Шуберта до кількісного опису конвективної нестійкості в атмосфері промислового міста.
Посилання
Peixoto J. P., Oort A. H. Physics of Climate – New York : AIP, 2012.
Wittman M. A. H., Charlton A. J,. Polvani L. M. On the meridional structure of annular modes // J. Climate. – 2005. – Vol. 18. – P. 2119–2122.
Cimorelli A., Perry S., Venkatram A., et al. AERMOD: A dispersion model for industrial source applications. Part I: General model formulation and boundary layer characterization // J. Appl. Meteor. – 2005. – Vol. 44. – P. 682-693.
Khetselius O. Yu. Forecasting evolutionary dynamics of chaotic systems using advanced non-linear prediction method // Dynamical Systems Applications, Eds. J. Awrejcewicz et al., 2013. – Vol. T2. – P. 145-152.
Guide for the Verification and Validation of Computational Fluid Dynamics Simulations. American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA, AIAA-G-077-1998, Reston, VA, 1998.
Voss R. and Mikolajewicz U. Long-term climate changes due to increased CO2 concentration in the coupled atmosphere-ocean general circulation model ECHAM3/LSG // Climate Dynamics. – 2001. – Vol. 17. – P. 45–60.
Glushkov A. V., Khetselius O. Yu., Buyadzhi V. V. Analysis, modeling and forecasting air pollution for industrial cities. – Odessa : TES, 2019.
Glushkov A. V., Svinarenko A. A., Khetselius O. Yu. Modeling an ecological state of environment with accounting radioactive contamination, radionuclides transfer. – Odessa : TES, 2019.
Bates P. D., Lane S. N., Ferguson R. I. (Eds.) Computational Fluid Dynamics. Applications in Environmental Hydraulics. Chichester, England : John Wiley & Sons, 2005.
Kurbatskii A. F. Computational modeling of the turbulent penetrative convection above the urban heat island in stably stratified environment // Journal of Applied Meteorology. – 2001. – Vol. 40. – P. 1748-1761.
Argyropoulos C. D., Markatos N. C. Recent advances on the numerical modelling of turbulent flows // Appl. Math. Modelling. – 2014. – Vol. 39(2). – P. 693-732.
Blocken B., Gualtieri C. Ten iterative steps for model development and evaluation applied to Computational Fluid Dynamics for Environmental Fluid Mechanics // Environmental Modelling & Software. – 2012. – Vol. 33. – P. 1-22.
Argyropoulos C., Sideris G., Christolis M., Nivolianitou Z., Markatos N. Modelling pollutants dispersion and plume rise from large hydrocarbon tank fires in neutrally stratified atmosphere // Atm. Env. – 2010. – Vol. 44 (6). – P. 803-813.
Trenberth K. E., Stepaniak D. P., Caron J. M. Interannual variations in the atmospheric heat budget // J. Geophys. Res. – 2002. – Vol. 107. – P. 4.1-4.15.
Fyfe J., Boer G., Flato G. Predictable winter climate in the North Atlantic sector during 1997–1999 ENSO cycle // Geophys. Res. Lett. – 1999. – Vol. 26. – P. 1601-1604.
Wang C. ENSO, climate variability, and the Walker and Hadley circulations. The Hadley Circulation: Present, Past, and Future (Springer). – 2004.
Khetselius O. Yu., Florko T. A., Svinarenko A. A., Tkach T. B. Radiative and collisional spectroscopy of hyperfine lines of the Li-like heavy ions and Tl atom in an atmosphere of inert gas // Phys. Scripta. – 2013. – Vol. 153. – P. 014037.
Brandstater A., Swinney H. Strange attractors in weakly turbulent Couette-Taylor flow // Phys. Rev. A. – 1987. – Vol. 35. – P. 2207–2220.
Trenberth K. E., Stepaniak D. P., Caron J. M. Interannual variations in the atmospheric heat budget // J. Geophys. Res. – 2002. – Vol. 107. – P. 1-15.
Glushkov A., Khetselius O., Svinarenko A., Serbov N. The sea and ocean 3D acoustic waveguide: rays dynamics and chaos phenomena // J. Acoust. Soc. Amer. – 2008. – Vol. 123(5). – P. 3625.
Khetselius O. Yu., Glushkov A. V., Stepanenko S. N., Sofronkov A. N., Svinarenko A. A., Ignatenko A. V. New theoretical approach to dynamics of heat-mass-transfer, thermalturbulence and air ventilation in atmosphere of an industrial city. І // Physics of Aerodispersed Systems. – 2020. – Vol. 58. – P. 93-101.
Glushkov A., Khetselius O., Agayar E., Buyadzhi V., Romanova A., Mansarliysky V. Modelling dynamics of atmosphere ventilation and industrial city’s air pollution analysis: New approach // IOP Conf. Ser.: Earth Env. Sci. – 2017. – Vol. 92. – P. 012014.
Rusov V. D., Glushkov A. V., Vaschenko V. N., Myhalus O. T., Bondartchuk Y. A., Smolyar V. P., Linnik E. P., Mavrodiev S. C., Vachev B. I. Galactic cosmic rays-clouds effect and bifurcation model of the Earth global climate. Part 1. Theory // Journ. of Atmosph. And Solar-Terrestr. Phys. – 2010. – Vol. 72, no. 5-6. – P. 398-408.
Buyadzhi V., Sofronkov A. N., Glushkov A. V., Khetselius O., Dubrovskaya Yu., Svinarenko A. New energy, angle momentum and entropy balance approach to modelling climate and macroturbulent atmospheric dynamics, heat and mass transfer at macroscale. I. General Formalism // Physics of Aerodispersed Systems. – 2018. – Vol. 55. – P. 94-103.
Glushkov A. V., Khetselius O. Yu., Stepanenko S. N., Sofronkov A. N., Svinarenko A. A., Buyadzhi V. V. New energy, angle momentum and entropy balance approach to modelling climate and macroturbulent atmospheric dynamics, heat and mass transfer at macroscale. II. Computational algorithm // Physics of Aerodispersed Systems. – 2019. – Vol. 57. – P. 104-113.
Khetselius O. Y., Glushkov A. V., Stepanenko S. N., Sofronkov A. N., Svinarenko A. A. New energy, angle momentum and entropy balance approach to modelling climate and macroturbulent atmospheric dynamics, heat and mass transfer at macroscale. III. Low-frequency approximation and singularities in fields of meteoelements // Physics of Aerodispersed Systems. – 2021. – Vol. 59. – P. 127-140.
Glushkov A. V. Relativistic quantum theory. Quantum mechanics of atomic systems. – Odessa : Astroprint, 2008.
Khetselius O. Hyperfine structure of atomic spectra. – Odessa : Astroprint, 2008.
Glushkov A. V., Khetselius O. Yu., Svinarenko A. A., Buyadzhi V. V. Methods of computational mathematics and mathematical physics. P. 1. Odessa : TEC, 2015.
Glushkov A. V., Khetselius O. Yu., Svinarenko A. A., Buyadzhi V. V., Ignatenko A. V. Fractal geometry and a chaos theory. P. 3. Odessa : OSENU, 2019. – 150 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
