ВВЕДЕНИЕ 1
1. Электрическое строение кучево-дождевого облака 4
1.1 Электрическая структура кучево-дождевого облака 6
1.2 Основные процессы электризации облачных частиц и частиц осадков в кучево¬дождевом облаке 10
1.3 Процесса электризации гидрометеоров в результате столкновения с
переохлажденными облачными каплями 27
2 Экспериментальные постановки электризации гидрометеоров в результате
столкновения с переохлажденными облачными каплями 31
2.1 Общее описание экспериментальные постановки и численное моделирование . 31
2.2 Общие формировки и описание модели облака 32
2.3 Процессы микро-электризации и разделения зарядов при столкновении
крупинки и переохлажденного капля 44
2.4 Особенности электризации при столкновении с каплями растворов 47
3 Анализы результатов эксперимента и численного моделирования 49
3.1 Анализ свойств параметров облачной модели 49
3.2 Анализ свойств параметров облачных гидрометеоров 50
3.3 Анализ свойств процесса организованной микро-электризации облачных
гидрометеоров 55
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 64
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 65
ПРИЛОЖЕНИЯ 70
Молния возникает в результате внезапных электрических разрядов между системами конвективных облаков или, и атмосферой или, и земной поверхностью. Молниевый разряд всегда представляет реально поразительные впечатления человечеству и эти впечатления чаще бывают очень разрушительны: от огромного экономического ущерба до нанесения на человеческую жизнь. Это основной источник повреждения энергосистем, где изоляция оборудования может разрушиться из-за перенапряжения и последующего разряда высокой энергии. А когда, например, самолёт попадает под ударом молнии, последующие ущерба - огромны. Помимо своего поразительного разрушения, она на взгляд представляет собой источник чудес для человечества.
Кучево-дождевые облака являются основным конвективным облаком, которое обслуживает местом и фабрикой для грозовых явлений. Сложная физическая структура, а также ряд сложных термохимических процессов, постоянно протекающих внутри кучево-дождевых облаках, делают эти облачные системы более благоприятной средой для роста заряда до величины, могучей поддерживает грозовую деятельность.
Предложено несколько механизмов о микро-электрификации и разделении зарядов в кучево-дождевых облаках: большинство из них проанализировано экспериментально, но существуют некоторые разногласия относительно того, какой из них лучше описывает эти процессы. Это неоднократно вызывало ряд аргументов и опровержение некоторых предположений. Наш вклад к этому будет нацелен на проверку и оценку того или иного механизма микро-электризации внутри кучево-дождевом облаке.
Наше исследование направлено на изучение таких вопросов:
1) качественная и количественная роль переохлажденных капель в разделении зарядов облаков;
2) пространственно-временная скорость вклада электрической активности переохлажденных капель в разделении зарядов облаков;
3) вклад переохлажденных капель в формирование малой положительной ячейки на более нижней части кучево-дождевых облаков;
4) сдвиг от взаимодействия чистых капель-крупинок к взаимодействию раствора капля-крупинки и на зависимость от жидкой водности и количественной концентрации частиц внутри грозового облака.
Результаты этой исследовательской модели помогут студентам и исследователям, которые решают различные вопросы, связанные с грозовой активности в области физики облаков и атмосферного электричества, а также отдельным компаниям и частным лицам, на чью деятельность может повлиять грозовая активность. Они так же помогли бы протестировать и оценить и уже оформленные модели.
На ходу исследования будет:
1) рассмотрена основная постановка электрического строения кучево¬дождевого облака;
2) описана общая постановка для экспериментов и их результатов при столкновении крупинок с переохлажденными каплями;
3) рассмотрена особенность электризации при столкновении крупинок с чистыми и растворенными переохлажденными каплями;
4) сформулировано и проверено численное моделирование процесса электризации гидрометеоров в результате столкновения с переохлажденными облачными каплями.
Работа протекает по трем основным главам:
В главе 1 охвачена общая теория об электрическом строении в кучево-дождевом облаке. Она имеет три подраздела, в которых рассматриваются как расположены заряды в облаке, как это распределение зарядов меняется в течение жизни облака - то есть описание процессов макро-электризации облака; основные гипотезы о процессах, приводящих к созданию электрической структуры облака. Так и рассматриваются какие происходят взаимодействия частиц осадков - крупы и града, с облачными частицами, какие приобретаются заряды - знак и величина приобретаемого градиной заряда.
В глава 2 изложены экспериментальные постановки и численное моделирование процесса электризации гидрометеоров в результате столкновения с переохлажденными облачными каплями. Здесь описываются модели облака: формулировка модели, основные уравнения для расчетов, начальные и граничные условия. Сначала эксперимент базируется на столкновение крупинки с переохлажденным каплю дистиллированной воды, а затем расширяется на рассмотрение особенности электризации при столкновении с каплю раствора.
Глава 3 содержит основные результаты численного моделирования, схемы и ряды анализов.
В ходе выполнения работы основные задачи были рассмотрены и поставленные цель достигнуты. На основе предположения о контактном механизме генерации зарядов в облаке мы узнали, что роль переохлажденных облачных капель при разделении зарядов очень велика; существенное значение имеют и размеры, числовая плотность и водность на нее. Высокие значения выделенных параметров приводят к высоким значениям разделяющегося заряда.
Также были рассмотрены эффекта переохлажденных капель на пространственно-временную скорость генерации электрической структуры в облаке; при этом нам удалось понять, что присутствие примеси в составе капель способственно повернуть классическое представление картинки электрической структуры в облаке.
Результатами работы четко выявлены: структуры микро- и макро-электризации в кучево-дождевых облаках; вклады отдельных облачных капель в этих процессах их зависимости. По графикам и приложениям выражены все вклады переохлажденных облачных капель на общее электрическое строение кучево-дождевое облаке.
Мы успели проверять модели облака и электризации, написанные в других работах. Результаты расчетов из моделей являются качественные и имеют естественные объяснения. Их можно оценивать в качестве рассмотрения механизма микро-электризации внутри кучево-дождевом облаке. Однако при расчетах были востребовано слишком много предположений которые мне кажется необходимо нужно будет пересматриваться для того, чтобы модель стала более надежным
