Численное моделирование разрушения тропического циклона внешним воздействием с разумными энергетическими характеристиками

   Ранее обоснована схема возникновения и функционирования восходящих закрученных потоков, которые в природе встречаются в виде торнадо и тропических циклонов. Показано, что причиной естественной закрутки восходящего потока воздуха в этих потоках является вращение Земли вокруг своей оси. Также математически строго доказано, что кинетическая энергия этого вращательного движения воздуха берется только из кинетической энергии вращения Земли вокруг своей оси. Установлено, что при прекращении восходящего движения воздуха в закрученных потоках вращение Земли будет закручивать поток в другую строну и разрушать его вращательное движение. С учетом ранее полученных аналитических результатов в данной работе проведено моделирование движения воздуха в подобных потоках численными методами. А именно, трехмерными нестационарными расчетами моделируются течения в тропическом циклоне с газодинамическими параметрами течения и его линейными размерами, соответствующим данным натурных наблюдений. Рассчитано возникновение потока и его переход в стационарное состояние за конкретное время. После заданного внешнего энергетического воздействия на циклон расчетами установлено разрушение тропического циклона и переход течения воздуха в нем в неструктурированное движение за значительно меньшее время, чем время выхода течения на стационарное состояние. Расчеты проведены с помощью явной разностной схемы, что позволило распараллелить процедуру вычислений.

1. Баутин С. П. Торнадо и сила Кориолиса / С. П. Баутин. – Новосибирск: Наука, 2008. – 96 с.

2. Баутин С. П.. Математическое моделирование разрушительных атмосферных вихрей / С. П. Баутин, А. Г. Обухов. – Новосибирск: Наука, 2012. – 152 с.

3. Баутин С. П. Разрушительные атмосферные вихри: теоремы, расчеты, эксперименты / С. П. Баутин [и др.] – Новосибирск: Наука ; Екатеринбург: УрГУПС, 2013. – 216 с.

4. Баутин С. П. Разрушительные атмосферные вихри и вращение Земли вокруг своей оси / С. П. Баутин [и др.] – Екатеринбург: УрГУПС, 2017. – 336 с.

5. Баутин С. П. Аналитическое и численное моделирование течений газа при учете действия силы Кориолиса / С. П. Баутин, И. Ю. Крутова. – Екатеринбург: УрГУПС, 2019. – 182 с.

6. Баутин С. П. Численное моделирование трехмерных нестационарных течений сжимаемого вязкого теплопроводного газа / С. П. Баутин, А.Г. Обухов. – Екатеринбург: УрГУПС, 2020. – 287 с.

7. Баутин С. П. Газодинамическая теория восходящих закрученных потоков / С. П. Баутин, И. Ю. Крутова, А. Г. Обухов. – Екатеринбург: УрГУПС, 2020. – 399 с.

8. Баутин С. П. Создание потока воздуха, закрученного силой Кориолиса при использовании трубы двухметрового диаметра / С. П. Баутин, В. В. Макаров // Вестник УрГУПС. – 2016. – № 4 (32). – С. 39–45.

9. Вараксин А. Ю. Торнадо / А. Ю. Вараксин, М. Э. Ромаш, В. Н. Копейцев. – М.: Физматлит, 2011. – 312 с.

10. Баутин С. П. Проблема предсказания и уничтожения смерча / С. П. Баутин, И. Ю. Крутова, А. Г. Обухов // Технологии гражданской безопасности. – 2016. – Т. 13. – № 1 (47). – С. 70–75.

11. Баутин С. П. Характеристическая задача Коши и ее приложения в газовой динамике / С. П. Баутин. – Новосибирск: Наука, 2009. – 368 с.

12. Emanuel K. A. A statistical Analysis of Tropical Cyclone Intensity // Journal of the Atmospheric Sciences. 2000. V. 128. P. 1139–1152.

13. Нечаев А. М. К вопросу о механизме образования тропического циклона / А. М. Нечаев, А. А. Соловьев, Д. А. Соловьев // Процессы в геосредах. – 2017. – № 3 (12). – С. 594–602.