WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Поэтому здесь представлены результаты, полученные на более грубых разностных сетках в меньшей пространственной области. На Рис. 8 показано пространственное распределение вертикальной скорости гидродинамических частиц в горизонтальной плоскости, где ось OX направлена под углом 45° к востоку. В данном случае учитывается горизонтальный ветер. Здесь источник точечный, параметры его такие же как в двумерной модели. Из графика видно, что над источником наблюдается акустический купол, и расходящиеся от него ВГВ. В трехмерном случае из-за геометрического расхождения наблюдается более сильное затухание волн.

В четвертой главе представлены результаты работ по моделированию генерации АГВ и ионосферных возмущений, генерированных во время полета ракет.

Первый параграф посвящен анализу свойств УВ, излучаемых сверхзвуковыми полетами ракет. Общеизвестно, что генерация АГВ происходит в основном во время горизонтального сверхзвукового полета ракеты после запуска [12]. При сверхзвуковом обтекании ракеты на больших расстояниях от нее вызываемые ею возмущения слабы, и поэтому их можно рассматривать как цилиндрическую звуковую волну, расходящуюся от оси, проходящей через ракету параллельно направлению обтекания. Мы ввели источник возмущения в расчетную модель следующим образом: пусть вертикальная координатная плоскость – XOZ (см. Рис. 1.) перпендикулярна к траектории горизонтального полета ракеты.

Предположим, что с левой границы (участок CD на Рис. 1.) в расчетную область входит одиночный сильно нелинейный акустический импульс, который далее превращается в пакет АГВ. Цилиндрический звуковой импульс в первом приближении можно аппроксимировать с помощью функции Гаусса. Таким образом, акустический импульс вводиться в модель в такой форме, что выражение для горизонтальной компоненты колебательной скорости частиц воздуха на оси OZ определяется формулой:

2(t - t0) exp - - zm z, t0 t t0 + P u = um sin (5) P Dz где um – амплитуда, t0 – момент прихода импульса, P – период, zm – высота оси звукового цилиндра от земной поверхности, Dz – Гауссовский масштаб, характеризующий поперечный размер цилиндра. Значения плотности и температуры в волне можно вычислить с помощью формул, описывающих простые нелинейные акустические волны [12]. Эти граничные условия обеспечивают передачу возмущения от среды вокруг траектории ракеты в рассматриваемую нами область атмосферы. Что касается моделирования второй области атмосферы, находящейся слева от траектории ракеты, то в этом случае такие же граничные условия будут на правой границе расчетной области.

Граничные условия на других стенках области будут аналогичными, как в случае для наземных источников.

Второй параграф посвящен результатам моделирования генерации АГВ от звукового цилиндра вокруг сверхзвуковой ракеты. Здесь мы принимали приближенные значения для параметров акустического импульса [12]: um= 260 м/с, P= 26 c, Dz = 10 км. Результаты моделирования показывают, что в этом случае генерируется широкий спектр волн – АВ, ВГВ и захваченные АГВ. Основной отклик – это длиннопериодные волны. Примечательным фактом является то, что скорость распространения возмущений близка к скорости звука в термосфере, около 800 м/с. Как в предыдущих случаях горизонтальный ветер слабо влияет на характер отклика.

В третьем параграфе приведены результаты вычислений ионосферных волнообразных возмущений, генерированных во время полета ракет. На Рис. изображен график изменения электронной концентрации в зависимости от координат в момент t=5000 с, после начала возмущения, где учитывалась реальная стратификация атмосферы. Угол наклонения магнитного поля 75°. Из графика очевидно, что в ионосфере генерируются крупномасштабные ПИВ с масштабами сотни километров. В области мезосферно-термосферного волновода видны захваченные волны, которые не появляются в решении, если принимать атмосферу изотермической.

Сравнение результатов с данными радиотомографических реконструкций, полученных во время запуска ракеты с космодрома Плесецк в 1991 г. [2], показывает,что данная модель качественно описывает пространственные свойства ионосферных возмущений от такого рода источников. Кроме того, низкочастотные ВГВ, предсказанные данной моделью, наблюдались также с помощью методов некогерентного рассеяния, доплеровского зондирования и т.д. во время запусков ракет с космодромов Байконур и Kennedy Space Center [12]. Что касается данных по вариации ПЭС, здесь модель также предсказывает появление N-образного возмущения по времени [4].

В Заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения данной работы. Была разработана численная модель распространения АГВ в двумерной и трехмерной сжимаемой атмосфере, учитывающая стратификацию атмосферы, зональный ветер, диссипативные эффекты и нелинейность. На основе двумерной модели были промоделированы генерация АГВ от разного вида источников. Были вычислены временные и пространственные распределения возмущений электронной плотности в ионосфере, генерированные во время распространения АГВ. Рассчитаны интегральные вариации электронной концентрации в разных направлениях для сопоставления с экспериментальными данными. Результаты показывают, что разработанная численная модель достаточно хорошо предсказывает наблюдаемые возмущения в ионосфере от рассматриваемых источников. Анализ полученных результатов демонстрирует, что отклики от наземных и атмосферных источников сильно отличаются друг от друга, так как вторые возбуждают верхний волновод атмосферы и находятся прямо в ионосфере.

Сравнение численных и экспериментальных результатов показывает, что для углубленного изучения данной проблемы, следует привлекать, комплекс различных методов наблюдения. Среди них самым информативным и подходящим является Рис. 6. Распределение вариации электронной концентрации в ионосфере, генерированная при распространении волны Рэлея. (наклонение магнитного поля I=0°) a) б) Рис. 7. Кривые чувствительности атмосферы к воздействию источников с разными периодами: а) на высоте 50 км от источника; б) на той же высоте, но на горизонтальном расстоянии 100 км от источника Рис. 8. Распределение вертикальной скорости частиц атмосферы в горизонтальной плоскости над импульсным источником.

Рис. 9. Распределение возмущения электронной концентрации в ионосфере, во время сверхзвукового полета ракеты. Траектория ракеты перпендикулярна к координатной плоскости и находиться слева от нее.

томографический метод, который позволяет зарегистрировать двумерную картину возмущения атмосферы и ионосферы.

Из полученных результатов следует, что для детальной интерпретации экспериментальных результатов необходимо учитывать следующие факторы:

• геометрию и временные характеристики источника;

• состояния атмосферы и ионосферы над местом наблюдения;

• ориентацию геомагнитного поля над местом наблюдения;

• особенности данного экспериментального метода.

В заключении можно утверждать, что предлагаемый подход к решению данной проблемы является эффективным методом расчета различных характеристик атмосферных и ионосферных возмущений, свойств АГВ и т.д.

Результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Ахмедов Р.Р., Куницын В.Е. Численный метод решения задачи распространения акустико-гравитационных волн в атмосфере до ионосферных высот// Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика. Астрономия.

2003. № 3. С. 38- 42.

2. Ахмедов Р.Р., Куницын В.Е. Моделирование ионосферных возмущений, вызванных землетрясениями и взрывами// Геомагнетизм и аэрономия. 2004. Т.

44. № 1. С. 1 - 8.

3. Ахмедов Р.Р., Кадиров Ф.А., Куницын В.Е. Моделирование атмосферных возмущений, вызванных землетрясениями// Изв. НАН Азерб. Сер. Наук о Земли. 2004. № 1. с. 59 - 68.

4. Ahmadov R.R., Kunitsyn V.E. Numerical simulation of atmospheric propagation of acoustic-gravity waves caused by impulsive sources on the earth// Geophysical Research Abstracts. 2003. V. 5. 12451.

5. Ahmadov R.R., Kunitsyn V.E. The atmospheric disturbances generated by the impulsive sources on the earth// International conference. Fluxes and Structures in Fluids. Sanct Petersburg. P. 6. 2003. 23-26 June.

6. Ахмедов Р.Р. Распространение внутренних гравитационных волн в стратифицированной атмосфере// Труды XII Всероссийской школыконференции по дифракции и распространению волн. Москва. 19-23 декабря.

2001 г.

7. Ахмедов Р.Р. Численное моделирование ионосферных возмущений, вызванных землетрясениями и взрывами// ВНКСФ-9. Сборник тезисов. Т. 2. 871-873.

8. Ахмедов Р.Р. Численное моделирование распространения акустикогравитационных волн в атмосфере// Труды V сессии молодых ученых «Гелио- и геофизические исследования». Иркутск. 2002 г. с. 71 - 73.

9. Ахмедов Р.Р. Численное моделирование распространения акустикогравитационных волн в атмосфере, вызванных импульсными источниками на Земле// Международная конференция и школа молодых ученых. Томск. 1-сентября. 2003 г.

10. Ахмедов Р.Р., Куницын В.Е. Моделирование ионосферных возмущений, генерируемых наземными импульсными источниками// Труды XX Всероссийской конференции по распространению радиоволн. Нижний Новгород. 2-4 июля. 2002 г.

11. Ахмедов Р.Р., Куницын В.Е. Моделирование ионосферных возмущений, вызванных землетрясениями и взрывами// Труды LVIII научной сессии, посвященная дню радио. Москва. 2003.

12. Ahmadov R.R., Kunitsyn V.E. Modeling of acoustic-gravity waves generation and propagation in the atmosphere during rocket launchings// International Geomagnetism and Aeronomy (in press).

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1. Григорьев Г.И. Акустико-гравитационные волны в атмосфере Земли (обзор)// Изв. ВУЗов Радиофизика. 1999. Т. XLII. № 1. с. 3 - 25.

2. Kunitsyn V., Tereshchenko E. Ionospheric Tomography. Springer-Verlag.

2003.272p.

3. Андреева Е.С., Гохберг М.Б., Куницын В.Е., Терещенко Е.Д., Худукон Б.З., Шалимов С.Л. Радиотомографическая регистрация возмущений ионосферы от наземных взрывов// Космич. исслед. 2001. т. 39. № 1. с. 13 - 17.

4. Calais E., Minster J.B. GPS, earthquakes, the ionosphere, and the Space Shuttle// Phys. of the Earth and Planet. Inter. 1998. 105. 167 - 181.

5. Afraimovich E.L., Perevalova N.P., Plotnikov A.V., Uralov A.M. The shock-acoustic waves generated by earthquakes// Ann. Geophysicae. 2001. 19. 395 - 409.

6. Artru J., Lognonne P., Blanc E.. Normal modes modeling of post-seismic ionospheric oscillations// Geophys. Res. Let. V. 28. No. 4. P. 697 - 700. 2001.

7. Перцев Н.Н., Шалимов С.Л. Генерация атмосферных гравитационных волн в сейсмически активном регионе и их влияние на ионосферу// Геомагнетизм и аэрономия. 1996. 36. 111 - 118.

8. Голицын Г.С., Кляцкий В.И. Колебания в атмосфере, вызываемые движениями земной поверхности// Изв. АН СССР. ФАО. 1967. Т. 3. № 10. 1045 - 1052.

9. Гаврилов Н.М. Внутренние гравитационные волны и их воздействие на среднюю атмосферу и ионосферу. Дис… докт. ф.-м. наук. 04.00.22. ЛГУ. 1988.

10. Шувалов В.В. Динамические процессы в атмосфере вызванные сильными импульсными возмущениями. Дис… докт. ф.-м. наук. 04.00.23. Москва. 1999.

11. Drobzheva Ya.V., Krasnov V.M. The acoustic field in the atmosphere and ionosphere caused by a point explosion on the ground// J. Atmos. Sol.-Terr. Phys. 2003. V. 65.

No. 3. 369 - 377.

12. Нагорский П.М. Модификация F-области ионосферы мощными импульсными источниками волн в нейтральном газе. Дис…докт. ф.-м. наук. 04.00.23. ТГУ.

1998. 365 с.

13. Zhang S.D., Yi F. A numerical study of propagation characteristics of gravity wave packets propagating in a dissipative atmosphere// J. Geophys. Res. 2002. V. 107.

D14. 1 – 9.

14. Fritts D.C., Alexander M.J. Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere// Reviews of geophysics. 2003. V. 41. N. 1. 1 – 64.

15. Durran D. Numerical methods for wave equations in Geophysical Fluid Dynamics.

Springer – Verlag New York, Inc. 1999. 465 p.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»