Новосибирск, Россия, 30 мая – 4 июня 2011 г.

Международная конференция
«Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко
№ гос. регистрации 0321101160, ISBN 978-5-905569-01-2

Гранкина Т.Б.   Шлычков В.А.  

Расчет темпов замерзания полыньи ледокольного следа на основе численной модели

Докладчик: Гранкина Т.Б.

     При ледокольной прокладке трассы в ледовых полях северных морей в кильватере судна образуется дорожка открытой воды, служащая для проводки отдельных судов и караванов. В экстремальных случаях при быстром сжатии льдов возникает необходимость экстренного вывода нескольких судов, находящихся в разных точках акватории. Для этого целесообразно с помощью тяжелого ледокола проложить магистральный ледовый путь, предназначенный для многократного использования при вызволении из ледового плена всех судов по отдельности. Подобная ситуация сложилась в Сахалинском заливе в январе 2011 г, когда в лед вмерзло 5 судов с 600 моряками, а для их вывода потребовалось 2 ледокола. Однако многоразовое использование канала не всегда возможно по причине быстрого затягивания чистой воды льдом и промерзания ледового покрова вглубь, что приводит к утрате транспортных функций канала.
      Длительность периода свободного прохождения судов по ледокольному пути зависит от широкого ряда факторов, главными из которых являются скорость поверхностного теплообмена, температура и дисперсный состав ледяных обломков, исходная толщина ледового покрова. Представляет практический интерес рассчитать динамику восстановления сплошности ледяного покрова после его разрушения с определением вертикальных профилей температуры и плотности водно-ледовой смеси. Это позволит определить период относительно легкой проходимости канала и прогнозировать гарантированное продвижение судов с нужной заблаговременностью. С этой целью необходимо развить математическую модель, которая бы отражала специфику ледотермических процессов в реологической среде и обеспечивала возможность прогноза температурного режима полыньи по трассе проводки.
      Математическое описание процесса смораживания колотого льда принципиально отличается от обычных естественно-природных процессов ледообразования, т.к. сплошная среда в данном случае является двухфазной по существу с активным термическим взаимодействием твердой и жидкой фаз. Термодинамически это выражается в том, что в водной среде имеется мощный тепловой источник в виде ледяных включений весьма низкой температуры (около -20◦ С), который обусловливает интенсивный внутримассовый переход воды в лед. Источник крайне неравномерно распределен по вертикали и имеет стохастическую природу, связанную с неоднородностью скоростей всплывания обломков льда разного размера в сильно турбулизованном потоке.

Файл с полным текстом: GranNN.pdf


К списку докладов
© 1996-2017, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск