Лабораторное исследование влияния пены на поверхности воды на процессы переноса импульса и тепла в пограничном воздушном слое

Автор: Максим Игоревич Вдовин

Соавторы: М.И. Вдовин, Д.А. Сергеев, Ю.И. Троицкая

Организация: ИПФ РАН

Турбулентные потоки импульса и тепла на поверхности моря определяют обмен энергией и импульсом между атмосферой и океаном. На масштабе пограничного слоя, они являются ключевыми параметрами, которые определяют генерацию волн и формирование верхнего перемешанного слоя океана. Вопрос о коэффициентах обмена в приводном пограничном слое тесно связан с вопросом о влиянии поверхностного волнения, брызг, а также пены на обмен импульсом и массой между атмосферой и океаном.

Была выполнена серия экспериментов на Ветро-волновом канале ИПФ РАН по изучению процессов обмена импульсом и теплом в турбулентном пограничном слое воздушного потока над покрытой пеной взволнованной поверхностью. Эксперименты проведены в широком диапазоне скоростей ветра (диапазон изменения U10 в ходе эксперимента составил от 12 до 38 м/с) и параметров волнения. Для возможности непрерывного создания пены на поверхности воды был разработан специальный подводный пеногенератор, который не вносил бы существенного влияния на поверхностное волнение. Расход пены во всей серии экспериментов не изменялся.

Используя разработанный ранее метод профилирования [1] средней скорости и температуры в рабочей секции канала были определены значения коэффициентов обмена импульсом и теплом. Построены зависимости коэффициентов обмена от параметров воздушного потока и характеристик волнения.

Работа выполнена при поддержке проектов РФФИ 18-05-00265, 18-55-50005, 17-05-00703, 16-55-52022, РНФ 14-17-00667, гранта Президента СП-1740.2016.1.

1.         Yu. I. Troitskaya, D.A. Sergeev, A.A. Kandaurov, G.A Baidakov, M.A. Vdovin, V.I. Kazakov Laboratory and theoretical modeling of air-sea momentum transfer under severe wind conditions // JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH, VOL. 117, C00J21, 13 PP., 2012 doi:10.1029/2011JC007778