Termikus földköpeny-konvekció kétdimenziós numerikus modellezése különböző geometriák esetén

Herein, Mátyás and Galsa, Attila and Lenkey, László and Süle, Bálint (2008) Termikus földköpeny-konvekció kétdimenziós numerikus modellezése különböző geometriák esetén. MAGYAR GEOFIZIKA, 49 (3). pp. 111-123. ISSN ISSN 0025-0120

Preview

Text geofizika_2008_03_111-123.pdf - Published Version Download (4MB) | Preview

Abstract

A földköpenyben zajló termikus konvekció megértésének egyik leghatásosabb eszköze a numerikus modellezés. A termikus konvekciót leiró parciális differenciálegyenlet-rendszer megoldására a Boussinesq-közelítést alkalmaztuk Az egyenletek numerikus megoldásához végeselemes módszert használtunk, melynek segítségével könnyen — és hazai viszonylatban először — modelleztünk termikus köpenykonvekciót nem derékszögű modelltartományon. A derékszögű modelítartományon kapott eredmények nagyon pontos egyezést mutattak az összehasonlító tanulmányok eredményeivel [BLANKENBACH et ah 1989]. A szimulációkat kétdimenziós derékszögű, henger; valamint a valós köpenygeometriát vizuálisan jól közelítő hengergyűrű modelítartományon végeztük. A Rayleigh-szám (Ra) 10* és 10 között változott. A geometriától függetlennek bizonyult a derékszögű modellgeometria feltételezésével a határréteg elméletből levezetett összefüggés, miszerint a felszíni hőáram Ra közelítőleg 1/3-ik, az átlagnégyzetes sebesség Ra közelítőleg 2/3-ik hatványával nő. Természetesen adott Ra mellett a konkrét hő áram, átlagsebesség és átlagos cellahőmérséklet értékek a geometriától függenek: a legnagyobb értékek derékszögű geometria esetén tapasztalhatók. Adott sebesség mellett a legtöbb hőt a henger geometriájú áramlás képes a felszínre szállítani. Az átlagos dimenziótlan cellahőmérséklet a szimmetrikus geometriájú derékszögű modelltartomány esetén 0,5-nek adódott, míg henger és hengergyűrű modellgeometria esetén ennél kisebb. A hidegebb cella az áramlások — geometria által meghatározott — aszimmetriájából következik. Henger geometria esetén a központi felszálló meleg áramlás felülete kisebb, mint a palást menti hideg leáramiás felülete, henger gyűrű esetén pedig a külső, hűtött felület nagyobb a belső, fűtött felületnél.

Actions (login required)

Edit Item