Метод количественной оценки интенсивности генерации брызг по данным термоанемометрических измерений характеристик воздушного потока.

Автор: Максим Игоревич Вдовин

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

Организация: ИПФ РАН

Капли брызг, образующихся при взаимодействии воздушных потоков с взволнованной водной поверхностью, играют важнейшую роль в процессах обмена импульсом, теплом и влагой между атмосферой и гидросферой. В лабораторных экспериментах по исследованию механизмов генерации брызг применяются достаточно сложные методы, например, в работе [1] использовался метод Phase Doppler Anemometry (PDA), а в работах [2, 3] использовалась скоростная видеосъемка, в том числе многоракурсная со сложной обработкой цифровых изображений. Однако, для экспресс оценки интенсивности генерации брызг в зависимости от характеристик ветро-волновой обстановки требуется более простой способ.

В настоящей работе для косвенной оценки количества брызг в воздушном потоке был предложен оригинальный метод, основанный на эффекте резкого снижения показаний пленочного термоанемометра при попадании на него брызг. Пленочный термоанемомтер E+E Electronics использовался для измерений профилей скорости и температуры в экспериментах на Ветро-волновом Термостратифицированном Бассейне ИПФ РАН. Проводились длительные (до 10 мин) записи его показаний на фиксированных горизонтах.

Рис.1 Пример полученного временного ряда.

После сглаживания временного ряда для устранения аппаратных шумов вычиталось максимальное значение температуры (найденное по всему ряду измерений и соответсвующее сухому термоанемометру), из него вычитались текущие значения эффективной температуры. Далее вычислялся интеграл по всей временной записи. Интеграл вычислялся для нескольких горизонтов в диапазоне высот от минимально возможной (пока не захлестывает непрерывно), до высоты, где наблюдаются брызги. Построенные профили значения интеграла от высоты, хорошо аппроксимировались экспоненциальными зависимостями .  Интерполируя значение на среднюю высоту гребней волн  получаем значение интеграла, используемое в качестве маркера интенсивности потока брызг в воздушном потоке над волнами.