IGF



Projekt

Wpływ wirów na gradient temperatury oraz koncentrację unoszonych cząstek

Ministerstwo Nauki i Informatyzacji, .


Typ projektu: Projekt badawczy

Realizacja projektu: 10 września 1999 - 30 września 2001

dr hab. Konrad Bajer Kierownik projektu
prof. dr hab. Szymon P. Malinowski Główny wykonawca

Charakterystyka
Rezultatem projektu jest teoretyczna i numeryczna analiza wpływu skoncentrowanego wiru na zanik gradientu otaczającego go pola skalarnego, na przykład pola temperatury oraz na koncentrację unoszonych przepływie małych drobin, na przykład kropelek wody w chmurze. Otrzymaliśmy znaczący wynik, który analitycznie opisuje jakościowo znany proces przyspieszonej dyfuzji w przepływie z gradientem prędkości (przepływ ścinający). Ponadto udowodniliśmy istnienie pośredniej skali czasu (pomiędzy dyfuzją przyspieszona a zwykłą), której istnienie w samym centrum wiru podejrzewano od dawna. W części dotyczącej koncentracji kropelek chmurowych zaproponowaliśmy model procesów drobnoskalowych sprzyjających koagulacji kropelek. Jest to krok w kierunku objaśnienia procesu powstawania ciepłego deszczu, tzn. opadu z chmur, w których nie ma kryształków lodu. Model zakłada występowanie wirów o średnicy porównywalnej ze skalą Kołmogorowa, których obecność powoduje fluktuacje gęstości kropelek i ich prędkości. Wiry takie są obserwowane w symulacjach numerycznych i doświadczeniach laboratoryjnych ale, z powodu wielkich trudności technicznych, nie były dotąd obserwowane w chmurach. Ich istnieje wydaje się jednak bardzo prawdopodobne i modelowanie ruchów drobnoskalowych zakładających istnienie takich wirów cieszy się obecnie dużym zainteresowaniem. Metody rozwinięte w ramach tego projektu okazały się mieć naturalne zastosowanie do badania zachowania silnego, skoncentrowanego, wiru w polu słabej wirowości ?tła". Znaczącym wynikiem tego projektu było podanie ścisłego rozwiązania opisującego ruch pojedynczego wiru wskutek oddziaływania z gradientem słabej wirowości tła (krótki artykuł przyjęty do druku, długi w przygotowaniu). Efekt ten, o ile nam wiadomo, nie był dotąd znany. Można się spodziewać, że mechanizm takiej samo-indukowanej translacji jest istotny zarówno w wielkiej skali (wiry w prądach oceanicznych) jak i w małej (struktury koherentne w warstwie przyściennej).
Słowa kluczowe
dyfuzja, fizyka atmosfery, fizyka chmur, hydrodynamika, włókno wirowe

Cofnij