Cálculo da geladeira. Previsão de gelo

Em regiões com complexo condições climáticas Na construção de estruturas de engenharia, é necessário levar em conta vários critérios responsáveis \u200b\u200bpela confiabilidade e segurança dos objetos de construção. Esses critérios, em particular, devem ter em conta fatores atmosféricos e climáticos que possam afetar negativamente o estado das estruturas e o processo de operação de estruturas. Um desses fatores é a cobertura atmosférica.

A croceira é o processo de formação, depósitos e gelo crescente em superfícies de vários objetos. A croceira pode surgir como resultado da alteração de gotas super-respostas ou neve molhada, bem como por cristalização direta de vapor de água contido no ar. O perigo desse fenômeno para objetos de construção é que os crescimentos de gelo formados em suas superfícies levam a uma mudança nas características de design das estruturas (peso, características aerodinâmicas, margem de segurança, etc.), que afeta a durabilidade e a segurança das estruturas de engenharia.

Atenção especial à questão da cobertura deve ser dada no projeto e construção de linhas de energia (LPP) e linhas de comunicação. A cobertura dos fios da volta viola sua operação normal e, muitas vezes, leva a sérios acidentes e catástrofes (Fig. 1).

Figura 1. Consequências da crosta de gelo do LPP

Note que os problemas de inflamação da volta são conhecidos há muito tempo e há uma variedade de métodos de combate aos crescimentos à base de gelo. Tais métodos incluem revestimento com composições especiais anti-congelamento, derretimento devido a aquecimento elétrico, remoção mecânica de terra, escravização, aquecimento profilático de fios. Mas nem sempre e nem todos esses métodos são eficazes, acompanhados por altos custos, perdas de eletricidade.

Para determinar e desenvolver mais maneiras eficazes A luta é necessária pelo conhecimento da física do processo de gelo. No estágios iniciais Desenvolvimento de um novo objeto É necessário estudar e analisar os fatores que afetam o processo, a natureza e a intensidade da deposição de gelo, a troca de calor da superfície de ignição, a definição dos locais potencialmente fracos e mais propensos aos desenho do objeto. Portanto, a capacidade de simular o processo de gelo sob várias condições e avaliar possíveis consequências Este fenômeno é uma tarefa urgente para a Rússia, então para a comunidade mundial.

O papel dos estudos experimentais e modelagem numérica nas tarefas de gelo

A modelagem de iCing Lep é uma tarefa em larga escala, ao resolver que em forma de formulação, é necessário levar em conta as muitas características globais e locais do objeto e ambiente. Essas características incluem: a duração da seção em consideração, a área circundante, os perfis de fluxo de ar, o valor da umidade e a temperatura, dependendo da distância acima da superfície da terra, a condutividade térmica dos cabos, a temperatura de superfícies individuais, etc.

Criar um modelo matemático completo capaz de descrever os processos de glacê e aerodinâmica do corpo de confeiteiro é uma tarefa de engenharia importante e extremamente complexa. Hoje, muitos dos modelos matemáticos existentes são construídos com base em técnicas simplificadas, onde certas restrições são obviamente introduzidas ou parte dos parâmetros de influência não são levados em conta. A base de tais modelos na maioria dos casos é dados estatísticos e experimentais (incluindo padrões de snip) obtidos durante estudos de laboratório e observações de longo prazo.

A formulação e a conduta de numerosos e multivariados estudos experimentais do processo de gelo requer custos financeiros e temporários significativos. Além disso, em alguns casos, obtenha dados experimentais sobre o comportamento do objeto, por exemplo, em condições extremas, simplesmente não é possível. Portanto, a tendência da adição do experimento de campo com simulação numérica é cada vez mais rastreada.

A análise de vários fenômenos climáticos que utilizam métodos modernos de análise de engenharia tornou-se possível com o desenvolvimento de métodos numéricos e com o rápido desenvolvimento de tecnologias HPC (tecnologia de computação de alto desempenho, computação de alto desempenho) que implementam a possibilidade de resolver novos modelos e grandes tarefas de escala no limite de tempo adequado. A análise de engenharia realizada usando modelagem supercomputador fornece a solução mais precisa. Simulação numérica permite que você resolva uma tarefa em plena formulação, realize experimentos virtuais com variando vários parâmetros, investigue o efeito de vários fatores no processo em estudo, modele o comportamento do objeto com cargas extremas, etc.

Complexos modernos de computação de alto desempenho no uso competente de ferramentas de liquidação da análise de engenharia tornam possível decidir sobre o prazo adequado e em tempo real para monitorar o curso de resolver o problema. Assim, reduz significativamente os custos da realização de experimentos multivariados, levando em conta as produções multicritorrais. O extenso experimento, neste caso, só pode ser usado nos estágios finais de pesquisa e desenvolvimento, como verificação da solução numericamente obtida e confirmar as hipóteses individuais.

Modelagem de computador do processo de gelo

Uma abordagem de dois estágios é usada para simular o processo de gelo. Inicialmente, os parâmetros de fluxo da fase de transportadora (velocidade, pressão, temperatura) são calculados. Depois disso, o processo de gelo é calculado diretamente: modelando a deposição de gotas de líquido para a superfície, o cálculo da espessura e forma da camada de gelo. À medida que a espessura da camada de gelo aumenta, a forma e o tamanho do corpo simplificado ocorre, e os parâmetros de fluxo são recalculados usando uma nova geometria do corpo simplificado.

Cálculo de parâmetros de fluxo ambiente de trabalho Ocorre devido à solução numérica do sistema de equações diferenciais não lineares que descrevem as leis básicas de conservação. Tal sistema inclui a equação de continuidade, a equação da quantidade de movimento (Navier-Stokes) e energia. Para descrever os fluxos turbulentos, o pacote usa a Auxiliar (Rans) de Navier-Stokes (Rans) (RANS) e um método de grandes vórtices. O coeficiente na frente do membro de difusão na equação da quantidade de movimento é como a soma da viscosidade molecular e turbulenta. Para calcular este último, no presente trabalho, é utilizado um modelo diferencial de parâmetro único da turbulência de Spalart-Allmaras, que é amplamente utilizado em tarefas externas de fluxo.

A modelagem do processo de gelo é realizada com base em dois modelos. O primeiro deles é um modelo de derretimento e solidificação. Não descreve uma evolução explicitamente da borda da seção líquida de gelo. Em vez disso, a formulação de entalpia é usada para determinar a parte do fluido em que a fase sólida (gelo) é formada. Nesse caso, o fluxo deve ser descrito pelo modelo de fluxo de duas fases.

O segundo modelo que permite prever a formação de gelo, é um modelo de um filme fino que descreve o processo de precipitação de gotas nas paredes do corpo simplificado, permitindo assim obter a superfície de molhamento. De acordo com essa abordagem, um conjunto de partículas líquidas lagrangas são incluídos em consideração, que têm uma massa, temperatura e velocidade. Interagindo com a parede, partículas, dependendo do equilíbrio de fluxos térmicos, pode aumentar a camada de gelo ou reduzi-la. Em outras palavras, é modelado tanto a gelagem da superfície e derretendo a camada de gelo.

Como exemplo ilustrando a possibilidade de um pacote para modelar a infusão de corpos, a tarefa de simplificar o cilindro com um fluxo de ar a uma velocidade U \u003d 5 m / s e a temperatura T \u003d -15 0C foi considerada. O diâmetro do cilindro é de 19,5 mm. Para dividir a área estimada, o tipo multi-facetado de células foi utilizado para os volumes de controle, com uma camada prismática na superfície do cilindro. Ao mesmo tempo, o espessamento da grade local foi usado para resolver melhor a trilha após o cilindro. O problema da tarefa foi feito em dois estágios. No primeiro, usando um modelo de fluido monofásico, campos de velocidades, pressões e temperaturas para o ar "seco" foram calculados. Os resultados obtidos têm coordenação de alta qualidade com numerosos trabalhos experimentais e numéricos no fluxo de cilindro monofásico.

No segundo estágio, as partículas lagranganas que simulam a presença de gotículas de água multa no fluxo de ar, cujas trajetórias e o campo da velocidade absoluta do ar são apresentados no fluxo. A distribuição de espessura de gelo na superfície do cilindro para diferentes pontos de tempo é mostrada na Fig.3. A espessura máxima da camada de gelo é observada perto do ponto de frenagem de rosca.

Figura 2. Trajetórias de gotículas e campo escalar da velocidade absoluta do ar

Fig.3. Espessura da camada de gelo em várias vezes

O tempo gasto no cálculo de um problema bidimensional ( tempo físico T \u003d 3600C), representou 2800 Judroks, usando 16 núcleos de computação. A mesma quantidade é necessária para calcular apenas T \u003d 600 C em um caso tridimensional. Analisando o tempo gasto no cálculo dos modelos de teste, pode-se dizer que para calcular em formação total, onde a área calculada consistirá em várias dezenas de milhões de células, onde um número maior de partículas e a geometria complexa do objeto serão tomadas em conta, será necessário um aumento significativo nas capacidades de computação de hardware necessárias. A este respeito, é necessário utilizar as modernas tecnologias HPC para realizar a modelagem total de tarefas de cobertura tridimensional.

Influenciar a intensidade da cereja os seguintes fatores:

Temperatura do ar . A croceira mais forte ocorre na faixa de temperatura de 0 ° a -10 ° C, a probabilidade de formação de geladeira moderada - a temperaturas do ar de -10 ° C a -20 ° C, fraca - abaixo de -20 ° C.

Nuvens de microestrutura - A estrutura física das nuvens. De acordo com este sinal, as nuvens são divididas da seguinte forma:

- gotejamento, temperatura de até -12 °;

- misturado, de -12 ° a 40 °;

- Cristal, abaixo de - 40 °.

A maior probabilidade de confeiteiro em nuvens de gotejamento. Essas nuvens incluem baixas nuvens de cúpulas em camadas e camadas. Eles diferem em água alta, como precipitação deles, por via de regra, não caem, ou são fracos.

Em nuvens mistas, a congelamento depende da proporção de gotas e cristais. Onde as gotas são mais, a probabilidade de aumentar a cobertura, essas nuvens incluem nuvens de chuva de acumulação. Em nuvens de chuva em camadas, a cobertura é observada ao voar acima da isoterma zero e especialmente perigosa na faixa de temperatura de 0 ° a -10 ° C, onde as nuvens consistem apenas em gotas super-respostas.

Nas nuvens cristalinas, a cobertura é geralmente ausente. Basicamente, são as nuvens da camada superior - cigarro, peristo-cúmulo, em camadas perístas.

Nuvens regas . Regar a nuvem é a quantidade de água em gramas contidas em 1m³ nuvens. Quanto mais água de água, a cobertura mais intensiva. A cobertura mais forte é observada em nuvens de chuva acumuladas e em camadas na água, mais de 1g / m³.

Presença e tipo de precipitação. Nas nuvens das quais a precipitação cai, a intensidade de gelo diminui, já que seu conteúdo de água diminui. A cobertura mais grave e intensiva é observada ao voar sob chuva em camadas e nuvens altamente em camadas na zona de queda de chuva sobrecarregada. Isto é típico para estações de transição quando a temperatura do ar na terra varia de 0 ° C a -3 ° C (-5 ° C). A cobertura mais forte é observada em chuva de gelo. Na cobertura de neve molhada é fraca e moderada, não há cobertura na neve seca.

Dimensões de gotas supercoolidadas. Quanto maiores as gotas, a linha reta será a trajetória de seu movimento, pois eles têm um grande poder da inércia, portanto, quanto mais as gotículas são montadas e congela na superfície saliente da asa por unidade de tempo. Pequenas gotas que têm uma pequena massa gostam de fluxo de ar e junto com ele um perfil de asa é envolto.

O grau de gelo depende de fique de Sun. No ícone da cereja. Nas frentes atmosféricas, a congelamento é um perigo devido à longa duração de voo em sua área, como as nuvens e a precipitação associada à ocupação frontal, como regra, áreas muito grandes.

Sun do perfil de asa.. O mais fino do perfil da asa, a cobertura mais intensiva. Isso é explicado pelo fato de que um perfil mais fino da asa causa a separação de um fluxo de contra-corrida em mais distância próxima Da asa do que com um perfil grosso. Este lugar (movendo o lugar) do fluxo do fluxo faz as linhas atuais, fluindo nas forças asas, mais legais e inertes de gotas em grande, como resultado, quase todas as gotas, grandes e pequenas, liquidam na borda fina de a asa. Isso também é explicado pelo fato de que o gelo é mais rápido do que apenas em detalhes como prateleiras, receptor de velocidade, antenas, etc.

Influência da velocidade Na intensidade do Bico de gelo. Por um lado, a velocidade de voo da aeronave aumenta a intensidade da cereja, uma vez que com um aumento na velocidade por unidade de tempo, as gotas maiores com aeronaves (até 300 km / h). Por outro lado, a velocidade previne a cobertura, pois com o seu aumento, o aquecimento cinético da aeronave (mais de 300 km / h) ocorre. Aquecimento empurra o começo de gelo para cima baixas temperaturas. Fora das nuvens, tal aquecimento é maior, nas nuvens menos. Isto é explicado pelo fato de que nas nuvens de uma queda em uma colisão com a superfície da aeronave, evaporam parcialmente, diminuindo ligeiramente a temperatura causada pelo aquecimento cinético.

Dependendo da temperatura do ar, o tamanho das gotas super-respostas, a velocidade e o modo do voo, a aeronave é distinguida pelos seguintes tipos de glacê: gelo, geada, geada.

O gelo é formado nas nuvens ou precipitação a uma temperatura de 0 ° a -10 ° C. Taxas de TI rapidamente (2-5 mm / min) firmemente atrasadas e aumentam fortemente o peso da aeronave. De aparência O gelo é transparente, sujo fosco, branco em forma de larga.

Gelo transparente (Liso) é formado a uma temperatura de 0 ° a - 5 ° C. Nas nuvens ou precipitação, consistindo apenas de grandes gotas super-respostas. Gotas, batendo na superfície da aeronave, espalhando ao longo do perfil da asa, formando um filme de água sólida, que congelando, se transforma em uma camada gelo transparente. Esta é a cobertura mais intensiva. No entanto, se a espessura do gelo é pequena quando o tempo de vôo neste ícone é pequeno, este tipo de congelamento não é perigoso. Ao voar na zona da chuva de supercourse, onde a formação de gelo ocorre muito rapidamente, o gelo transparente adquire uma vista em forma de ranhura de uma superfície de buggy e distorce fortemente o perfil da asa, perturbando sua aerodinâmica. Essa cobertura se torna muito perigosa.

Gelo sujo fosco É formado nas nuvens ou precipitados que consistem em uma mistura de flocos de neve, pequenas e grandes gotas super-respostas principalmente a temperaturas de - 5 ° C a -10 ° C. Gotas grandes em uma colisão com a superfície da aeronave são espalhadas e congeladas, pequenas sem espalhamento. Cristais e flocos de neve estão congelando em um filme de água formando um gelo sujo fosco. Aumenta-se desigual, principalmente nas partes salientes das forças armadas ao longo das bordas dianteiras, distorcendo drastando a forma simplificada da aeronave. Este é o mais vista perigosa congelamento.

Gelo branco em forma de grande É formado nas nuvens que consistem em pequenas gotas de água homogêneas a uma temperatura abaixo de -10 ° C. Pequenas gotas em uma colisão com a superfície da aeronave congelam rapidamente, mantendo sua forma esférica. Como resultado, o gelo se torna não homogêneo e se torna branco. Com voo prolongado e aumentando a densidade de gelo, pode ser perigoso.

geada - Garrafa LargeryStalline cor brancaque ocorre na presença nas nuvens de pequenas gotas super-respostas e cristais de gelo a temperaturas abaixo de -10 ° C. Ele aumenta rapidamente, uniformemente, não é totalmente mantido, shakes com vibração, às vezes surpreendidos pelo fluxo de ar que se aproxima. Perigoso apenas com uma longa estadia em condições favoráveis \u200b\u200bao depósito é gelado.

geada - Bloom branco cristalino. É formado fora das nuvens, devido à sublimação do vapor de água na superfície da aeronave. Observado com um declínio acentuado quando o sol frio cai ar quente Ou quando assumido, quando o sol atravessa a camada de inversão. Desaparece assim que a temperatura da aeronave e do ar ao ar livre for comparada. Em vôo não é perigoso, mas pode desencadear mais cereja mais forte se a aeronave coberta e é incorrida em nuvens ou precipitação super-respostas.

Na forma de depósitos de gelo e sua localização na superfície da ala há perfil de gelo, gelo ranhurado, coxa de gelo em forma de cunha (fig.65).

Fig.65.. Formulários de costura de gelo na superfície da asa

um perfil; B, C) Groove; d) em forma de cunha

Método de ForDock dos Zons de possíveis orgination de Aers

Em geral

De acordo com o plano de teste para 2009, testes operacionais do método de zonas de previsão de uma possível cobertura de aeronaves (sol) nos modelos de derretimento e NCEP de 1 de abril a 31 de dezembro de 2009 foram realizados em GU "Hydroet Center da Rússia . parte de Tecnologias especiais de cálculo de cartão de fenômenos (clima significativo nos níveis do meio - SWM) para aviação. A tecnologia foi desenvolvida no Departamento de Meteorologia da Aviação (OAM) em 2008 como parte do tema do NIR 1.4.1 para a introdução de previsões zonais no laboratório. O método também se aplica a prever a cereja nos níveis inferiores da atmosfera. Desenvolvimento do método de cálculo do cartão preditivo, nos níveis mais baixos (clima significativo nos níveis baixos - SWL) está programado para 2010

A cobertura de aeronaves pode ser observada com a condição necessária que consiste no precesso das gotas da nuvem na quantidade desejada. Esta condição não é suficiente. Sensibilidade tipos diferentes Aeronaves e helicópteros para congelamento nonodynakov. Depende de ambas as características da nuvem e da velocidade de voo e as características aerodinâmicas da aeronave. Portanto, apenas a geladeira "possível" nas camadas é prevista, onde seu pré-requisito é realizado. Tal previsão deve ser precisa, idealmente, da previsão da presença de nuvens, sua água, temperatura, bem como o estado de fase de elementos de nuvem.

Nos estágios iniciais do desenvolvimento de métodos de liquidação para encontrar a cereja, seus algoritmos invocaram a previsão de temperatura e ponto de orvalho, a previsão de nuvem sinótica e os dados estatísticos sobre a microfísica das nuvens e as receitas do sol de gelo. A experiência mostrou que tal previsão foi ineficaz naquela época.

No entanto, depois, até o presente, até mesmo os melhores modelos numéricos de classe mundial não forneceram uma previsão confiável da presença de nuvens, sua água e fase. Portanto, a previsão de cobertura nos centros do mundo (para construir cartões da OA; nós não tocamos a previsão de super-merda e scooter aqui, o estado do qual é caracterizado por c) ainda é baseado na temperatura e humidade do ar , assim como, se possível, as características mais simples da nebulosidade (em camadas, convectivas). O sucesso de tal previsão, no entanto, acaba sendo praticamente significativo, uma vez que a precisão da pré-eleição da temperatura e a umidade do ar aumentou grandemente comparada com o estado correspondente ao tempo de escrita.

Os principais algoritmos dos métodos modernos de acumulação de gelo são apresentados. Para fins de construção de cartões SWM e SWL, selecionamos os deles que são aplicáveis \u200b\u200bàs nossas condições, isto são baseados apenas nos produtos de fim de semana de modelos numéricos. Algoritmos para calcular o "potencial de gelo", combinando modelos e dados reais no modo de schooting, neste contexto não são aplicáveis.

Desenvolvimento do método de previsão

À medida que amostras de dados sobre a cobertura de aeronaves usadas para avaliar o sucesso comparativo dos algoritmos listados, bem como as anteriormente conhecidas (incluindo a famosa fórmula, verbo) foram tomadas:
1) Dados do sistema Tamdar instalados em aeronaves que voam sobre o território dos Estados Unidos dentro dos 20 mil pés inferiores,
2) Base de dados de detecção de ar sobre o território da URSS nos anos 60. O século XX, criado em 2007 no OAM no âmbito do Tópico 1.1.1.2.

Ao contrário do sistema Amdar, o sistema Tamdar inclui sensores de gelo e pontos de orvalho. Os dados de Tamdar conseguiram coletar para o período de agosto a outubro de 2005, todos de 2006 e janeiro de 2007 do site http: \\\\ amdar.noaa.gov . De fevereiro de 2007, o acesso a dados foi encerrado para todos os usuários, exceto para organizações governamentais dos EUA. Os dados foram coletados pelos funcionários do OAM e são apresentados na forma de uma base adequada para processamento de computadores, por amostra manual com as seguintes informações mencionadas acima: Tempo, Coordenadas Geográficas, Altura GPS, Temperatura e Umidade, Pressão, Vento, Geladeira e Turbulência .

Vamos nos concentrar brevemente nas características do sistema Tamdar, compatível com sistema Internacional AMDAR e operativamente trabalhando nos aviões da aviação civil dos EUA desde dezembro de 2004, o sistema é projetado de acordo com os requisitos da OMC, além da NASA e NoAA USA. Contagens de sensores são feitas através dos intervalos de pressão predeterminados (10 GPA) nos modos de discagem de altura e redução e em um determinado intervalos de tempo (1 min) no modo de voo horizontal. O sistema inclui um sensor multifuncional instalado na borda frontal da asa da aeronave e do microprocessador, sinais de processamento e transmiti-los para o ponto de distribuição de processamento e distribuição de dados localizados na Terra (sistema AirDat). Uma parte integral é também um sistema GPS de satélite operando em tempo real e fornecendo ligações de dados espaciais.

Tendo em mente que a análise adicional dos dados tamdares é conectada com os dados da OA e a previsão numérica, estávamos limitados aos dados de vazamento apenas na vizinhança de ± 1 h dos cronogramas 00 e 12 vv. A matriz de dados montada desta forma inclui 718417 amostras separadas (490 datas), incluindo 18633 referências com a presença de glacê. Quase todos eles pertencem ao prazo de 12 vv. Os dados foram agrupados ao longo dos quadrados do tamanho líquido de latitude longo de 1.25x1,25 graus e altura nas proximidades de superfícies isobáricas padrão 925, 850, 700 e 500 GPA. Os arredores foram considerados camadas 300 - 3000, 3000 - 7000, 7000 - 14000 e 14000 - 21000 f., Respectivamente. A amostra contém 86185, 168565, 231393, 232274 amostras (casos) nas proximidades de 500, 700, 850 e 925 GPA, respectivamente.

Para analisar os dados do Tamdar na cobertura, é necessário levar em conta o próximo recurso. O sensor de gelo captura a presença de camada de gelo pelo menos 0,5 mm. Desde a aparência de gelo e até o momento de seu desaparecimento completo (isto é, durante todo o período de gelo), os sensores de temperatura e umidade não funcionam. A dinâmica dos depósitos (velocidade rápida) nesses dados não se reflete. Assim, não só não há dados sobre a intensidade da cereja, mas não há dados sobre temperatura e umidade sobre o período de confeiteiro, que predeterminam a necessidade de analisar dados tamdar em conjunto com dados independentes sobre os valores especificados. Como tal, os dados da OA da base "Hydroet Center da Rússia" na temperatura do Vrestum e a umidade relativa foram utilizados. Uma amostra incluindo dados tamdar sobre os dados preditantidos (congelamento) e OA sobre preditores (temperatura e umidade relativa) serão designados neste relatório como uma amostra Tamdar-OA.

Na amostra de dados de detecção de aeronaves (CZ) sobre o território da URSS, todas as contagens contendo informações sobre a presença da ausência de cobertura, bem como sobre a temperatura e umidade, independentemente da presença de nuvens. Desde a nossa disposição, não há dados de reanálise para o período 1961-1965, não fazia sentido se limitar ao ambiente de termos 00 e 12 MSV ou os arredores de superfícies isobáricas padrão. Os dados de sondagem de ar, portanto, foram utilizados diretamente como medindo in situ. A amostra de dados SZ incluiu mais de 53 mil contagens.

Como preditores dessas previsões numéricas, foram utilizados os campos prognósticos de geopotential, temperatura do ar (T) e umidade relativa (RH) com modelos de 24 h em termos de modelos globais: semi-migrantes (nos nós da malha 1.25x1. 25 °) e o modelo NCEC (nos nós da malha 1x1 °) por períodos de coleta de informações e comparando modelos em abril, julho e outubro de 2008 (de 1 a 10º mês).

Resultados com importância metódica e científica

1 . A temperatura e a umidade do ar (umidade relativa ou a temperatura do ponto de orvalho) são preditores significativos das zonas de possível confeiteira do sol, desde que estes preditores sejam medidos in situ (Fig. 1). Todos os algoritmos experientes, incluindo a fórmula ENEIS, na amostra de dados de detecção de ar, mostraram bem sucedido bastante significativo das seções da presença e da falta de gelo. No entanto, no caso dos dados tamdar sobre a croceira, complementados por análise objetiva da temperatura e a umidade relativa, o sucesso da separação é reduzido, especialmente a níveis de 500 e 700 GPA (Fig. 2-5), devido ao fato de que o Os preditores são calculados no espaço (dentro da malha quadrada 1.25x1.25 °) e podem ser enviados verticalmente e no tempo a partir do momento da observação por 1 km e 1 hora, respectivamente; Além disso, a precisão da análise objetiva da umidade relativa é significativamente reduzida com uma altura.

2 . Embora a cereja da aeronave possa ser observada em uma ampla gama de temperaturas negativas, sua probabilidade é máxima em temperatura comparativamente estreal e intervalos de umidade relativos (-5 ... -10 ° C e\u003e 85%, respectivamente). Fora desses intervalos, a probabilidade de congelamento é rapidamente reduzida. Ao mesmo tempo, a dependência da umidade relativa parece mais forte: é, com RH\u003e 70%, 90,6% de todos os casos de cobertura foram observados. Essas conclusões são obtidas na amostra de dados de sondagem de ar; Eles encontram uma confirmação qualitativa completa sobre Tamdar-Oa. O fato da boa concordância dos resultados da análise de duas amostras de dados obtidos por vários métodos em condições geográficas altamente diferentes e a diferentes períodos de tempo mostra a representatividade de ambas as amostras utilizadas para caracterizar as condições físicas da crosta de gelo.

3 . Com base nos resultados do teste de vários algoritmos para calcular as zonas de gelo e levando em conta os dados disponíveis sobre a dependência da intensidade da cobertura da temperatura do ar, o algoritmo mais confiável foi selecionado e recomendado para uso prático, que Provado em prática internacional (algoritmo desenvolvido em NCEP). Este algoritmo acabou por ser o mais bem sucedido (os valores do critério de qualidade de Piercy-Obukhov representaram 0,54 na amostra de dados de sondagem de ar e 0,42 na amostra de dados Tamdar-OA). De acordo com este algoritmo, a previsão das zonas de uma possível cobertura de aeronaves é o diagnóstico das zonas especificadas de acordo com campos prognósticos de temperatura, t ° C e umidade relativa, RH%, em superfícies isobáricas 500, 700, 850, 925 (900) GPA nos nós da malha do modelo.

Natureza de grades pertencentes à zona de possível confeiteira de aeronaves, os nós em que as seguintes condições são seguidas:

As desigualdades (1) foram obtidas no NCEP no programa Rap (Pesquisa de Policipação Programação) em uma grande amostra de dados de medição usando sensores de gelo insolentes, temperatura, umidade e aplicado na prática para calcular os cartões prognósticos de fenômenos especiais para a aviação. Mostra-se que a repetibilidade da cobertura de aeronaves nas zonas de realização da desigualdade (1) é uma ordem de magnitude superior ao fora dessas zonas.

Especificidade dos métodos de teste operacional

O programa de testes operacionais do método de previsão de áreas de consistência possível de aeronaves utilizando (1) tem certas características que o distinguem de programas de teste padrão para novos e melhorados métodos de previsão. Primeiro de tudo, o algoritmo não é o desenvolvimento original do GU "Hydroet Center da Rússia". É suficientemente testado e avaliado em diferentes amostras de dados, veja.

Além disso, o sucesso da separação de casos de disponibilidade e falta de sol de confeiteiro não pode ser neste caso o objeto de testes operacionais, devido à impossibilidade de obter dados operacionais sobre a cereja do sol. Relatórios únicos e irregulares de pilotos que entram no MC AUWD não podem no momento previsível para compilar uma amostra de dados representativa. Não há dados objetivos de Tamdar sobre o território da Rússia. É impossível obter tais dados e sobre o território dos Estados Unidos, porque no local, da qual recebemos os dados feitos por Tamdar-OA, as informações de gelo estão agora fechadas para todos os usuários, exceto organizações estaduais dos EUA.

No entanto, dado que a regra decisiva (1) foi obtida em um grande arquivo de dados e introduzida na prática do NCEP, e seu sucesso é repetidamente confirmado em dados independentes (incluindo no âmbito do Tópico 1.4.1 nas amostras da SZ e Tamdar-OA), presume-se que no plano de diagnóstico, a relação estatística entre a probabilidade de confeiteiro e a implementação de condições (1) é bastante próxima e bastante apreciada de forma confiável para a aplicação prática.

A questão permanece inexplicável como corretamente na previsão numérica da zona de provisões (1) alocadas de acordo com a análise objetiva.

Em outras palavras, o objeto de teste deve ser uma previsão numérica das zonas em que as condições são satisfeitas (1). Ou seja, se no plano de diagnóstico, a regra decisiva (1) é eficaz, é necessário avaliar o sucesso da previsão desta regra com modelos numéricos.

Os direitos autorais sob a estrutura do Tópico 1.4.1 mostraram que o modelo de fusão prevê com sucesso as zonas de uma possível cobertura do sol, determinadas por meio de condições (1), mas é inferior a este respeito ao modelo NCEP. Como agora os dados operacionais dos modelos do NCEC vêm ao GU "Hydrot Center da Rússia", é bastante cedo, pode-se supor que, sujeito a uma vantagem significativa em termos de precisão de previsão, é aconselhável usar esses dados para calcular os cartões de tampa. Portanto, foi considerado apropriado, avaliar o sucesso do prognóstico de condições para o cumprimento de condições (1) tanto de acordo com o modelo de fusão quanto o modelo de NCEC. Em princípio, seria necessário incluir no programa e no modelo espectral T169L31. No entanto, falhas sérias da previsão do campo de umidade não nos permitem considerar este modelo prometendo prever a cereja.

Métodos para avaliar as previsões

O banco de dados registrou campos de cálculos em cada uma das quatro superfícies isobáricas indicadas em variáveis \u200b\u200bdicotômicas: 0 significa falha em cumprir as condições (1), 1 - execução. Em paralelo, campos semelhantes foram calculados de acordo com a análise objetiva. Para estimar a precisão da previsão, é necessário comparar os resultados do cálculo (1) nos nós da grade de acordo com os campos prognósticos e nos campos da análise objetiva em cada superfície isobárica.

Os resultados dos cálculos das relações (1) de acordo com a análise objetiva foram utilizados como dados reais sobre as zonas de consumo possível. Em relação ao modelo de camada, estes resultados de cálculos (1) nos nós de malha em 1,25 graus, conforme aplicado ao modelo NCECE - nos nós de malha em 1 graus; Em ambos os casos, o cálculo é feito nas superfícies isobáricas de 500, 700, 850, 925 GPA.

As previsões foram avaliadas no âmbito da tecnologia de avaliação para variáveis \u200b\u200bdicotômicas. As estimativas foram realizadas e analisadas no laboratório de testes e avaliando métodos para previsões de GU "Hydroet Center da Rússia".

Para determinar o sucesso das previsões das zonas de consolidação possível de aeronaves, as seguintes características foram calculadas: justificando previsões para a presença de um fenômeno, falta de fenômeno, o global justifica, a prevenção da presença e ausência de um fenômeno, a qualidade Critério de Piercy-Wit e o critério de confiabilidade de Hyidke-Bagrova. As estimativas foram realizadas para cada superfície isobárica (500, 700, 850, 925 GPA) e separadamente para previsões a partir de 00 e 12 vv.

Resultados de testes operacionais

Os resultados do teste são apresentados na Tabela 1 para os três áreas de previsão: para o hemisfério norte, para o território da Rússia e seu território europeu (ETP) com antecedência da previsão de 24 horas.

Pode ser visto a partir da tabela que a repetibilidade da geladeira na análise objetiva de ambos os modelos é próxima, e é máximo na superfície de 700 GPA, mínimo na superfície de 400 GPA. Ao calcular os hemisférios no segundo lugar na repetibilidade da cobertura, a superfície é de 500 GPA, depois 700 GPA, que é obviamente explicado pela grande contribuição da profunda convecção nos trópicos. Ao calcular na Rússia e ETP em segundo lugar na repetibilidade da confeiteira, há uma superfície de 850 GPA, e na superfície 500 GPA, a repetição da cobertura já é duas vezes mais. Todas as características de previsões justificativas eram altas. Embora os indicadores do sucesso do modelo de fusão fiquem um pouco inferiores aos modelos do NCECE, no entanto, são bastante significativos. Em níveis em que a repetibilidade da cobertura é alta e onde representa o maior perigo para a aeronave, os indicadores de sucesso devem ser reconhecidos muito altos. Eles estão visivelmente em declínio na superfície de 400 GPA, especialmente no caso de um modelo de fusão, permanecendo significativo (critério de piercy sobre o hemisfério norte é reduzido para 0,493, na Rússia - até 0,563). De acordo com o ETP, os resultados do teste no nível de 400 GPA não são dados, tendo em conta que os casos de cobertura nesse nível eram extremamente pequenos (37 nós do modelo do NCEP para todo o período), e o resultado de avaliar o O sucesso da previsão é insignificante estável. Nos níveis restantes da atmosfera, os resultados obtidos pela ETR e pela Rússia estão muito próximos.

Conclusões

Assim, os testes operacionais mostraram que o método desenvolvido de zonas de previsão de possíveis zonas de confeiteiro, implementando o algoritmo do NCEP, fornece um sucesso suficientemente alto da previsão, inclusive no fim de semana do modelo global do derretimento, que é atualmente o principal prognóstico modelo. Pela decisão da Comissão Metodológica Central sobre os princípios hidrometeorológicos e heliogusofísicos de ros-hidromet datada de 1 de dezembro de 2009, o método é recomendado para a implementação do laboratório de previsões zonais do GU "Hydrot Center da Rússia" para construir cartões de fenômenos especiais para aviação.

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Geladeira de intensidade A aeronave no voo (I, mm / min) é estimada pela taxa de aumento de gelo na borda dianteira da asa - a espessura da deposição de gelo por unidade por unidade. Em intensidade distingue a cobertura fraca - eu menos de 0,5 mm / min; geladeira moderada - eu de 0,5 a 1,0 mm / min; Gelo forte - i mais de 1,0 mm / min.

Ao avaliar o risco de congelamento, o conceito de grau de gelo pode ser usado. O grau de gelo é a deposição total de gelo ao longo do tempo da aeronave no ícone da cereja.

Para avaliação teórica de fatores que afetam a intensidade da cereja, a fórmula é usada:

onde eu é a intensidade da cereja; Velocidade de velocidade de ar; ω - nuvens de água; E - coeficiente de captura integral; β é o coeficiente de alteração; ρ é a densidade do crescente gelo, que flutua no intervalo - de 0,6 g / cm 3 (gelo branco) a 1,0 g / cm 3 (gelo transparente).

A intensidade da cobertura de aeronaves aumenta com um aumento no teor de água das nuvens. Os valores da mudança de água da água variam amplamente - de milhares de milhares de até vários gramas de 1 m3 de ar. Quando a água, as nuvens são 1 g / m 3 ou mais é a cobertura mais forte.

Captura e intenções - valores sem dimensão que são quase difíceis de determinar. O coeficiente de crises integrais é a proporção da massa de água no perfil do perfil de água para a massa, o que seria assistido na ausência de curvatura das trajetórias de gotas de água. Esse índice depende do tamanho das gotículas, a espessura do perfil da asa e aeronaves de velocidade do ar: Quanto maiores as gotas, diluindo o perfil da asa e mais velocidade do ar, maior o coeficiente de captura integral. O coeficiente de altitude é a proporção da massa de gelo que cresceu na superfície da aeronave, para a massa de água, resolvida durante a mesma superfície na mesma superfície.

Condição obrigatória para aeronaves de gelo em vôo é a temperatura negativa de sua superfície. A temperatura do ar ambiente em que a cobertura de aeronave foi marcada, varia amplamente - de 5 a -50 ° C. A probabilidade de congelamento aumenta na temperatura do ar de -0 a -20 ° C em nuvens super-respostas e precipitação.

Com um aumento na velocidade do ar, a intensidade da cobertura aumenta, como pode ser visto a partir da fórmula. No entanto, em grandes velocidades de ar, o aquecimento cinético de aeronaves impedindo a geladeira. Aquecimento cinético surge devido à inibição do fluxo de ar, o que leva à compressão do ar e do aumento na sua temperatura e temperatura superficial da aeronave. Devido ao efeito do aquecimento cinético, a cereja da aeronave ocorre mais frequentemente com velocidades de ar inferiores a 600 km / h. Os navios aéreos são geralmente underdends quando a decolagem, a altura, a diminuição e o pouso, quando a velocidade é pequena.

Ao voar nas áreas de frentes atmosféricas, a cobertura de aeronaves é observada 2,5 vezes mais vezes do que ao voar em massas aéreas homogêneas. Isto é devido ao fato de que a nebulosidade da frente é, como regra, mais poderosa vertical e mais estendida horizontalmente do que as nuvens intramassas. A cobertura forte em massas aéreas homogêneas é observada em casos isolados.

A intensidade das aeronaves de gelo durante vôos nas nuvens de várias formas é diferente.

Em nuvens cumulativas cumulantes e poderosas com uma temperatura do ar negativo, uma forte cercava de aeronaves é quase sempre possível. Essas nuvens contêm grandes gotas com um diâmetro de 100 μm e muito mais. O teor de água nas nuvens aumenta com uma altura.

A cereja é chamada de deposição de gelo nas partes simplificadas de aeronaves e helicópteros, bem como em usinas e partes externas de equipamentos especiais quando voam em nuvens, nevoeiro ou neve molhada. A cobertura ocorre se houver gotas super-respostas no ar na altura do ar, e a superfície da aeronave tem uma temperatura negativa.

Os seguintes processos podem resultar na cobertura de aeronaves: - Liquidação direta de gelo, neve ou granizo na superfície da aeronave; - congelamento de nuvens ou gotas de chuva quando o contato com a superfície da aeronave; - sublimação de vapor de água na superfície da aeronave. Para prever a cereja na prática, várias formas suficientemente simples e eficientes são usadas. Os principais são os seguintes:

O método de previsão do tempo. Este método reside no fato de que as casas apresentam materiais são determinadas por camadas em que as temperaturas turísticas nubladas e negativas são observadas.

As camadas com possível congelamento são determinadas pelo gráfico aerológico, e o procedimento para processamento do gráfico para você, querido leitor, é bem conhecido. Além disso, podemos novamente dizer que a cobertura mais perigosa é observada em uma camada onde a temperatura do ar varia de 0 a -20 ° C e para a ocorrência de cereja forte ou moderada, a diferença de temperatura de 0 a -12 ° C é o mais perigoso. Esse método é simples o suficiente, não requer tempo considerável para realizar os cálculos e dá bons resultados. Outras explicações para o seu uso são inadequadas. Método de gabinete.

Este físico checo propôs determinar a magnitude do TN. - A temperatura da saturação é possível gelo pela fórmula: TN.L. \u003d -8d \u003d -8 (t - td), (2) onde: D é uma deficiência de ponto de orvalho em um nível. Se descobriu-se que a temperatura de saturação é necessária, o gelo acima da temperatura ambiente, então, nesse nível, deve ser esperado para encontrar. A previsão da geladeira neste método também é dada com a ajuda de um gráfico aerológico. Se de acordo com os dados de detecção, ele acaba que o gabinete em alguma camada é o direito da curva de estratificação, então a cobertura deve ser prevista nesta camada. Aproveitamento é recomendado para usar sua previsão de previsões de gelo apenas para uma altura de 2000 m.

Como para maiores informações Ao encontrar gelo, você pode usar a seguinte dependência estabelecida. Se na faixa de temperatura de 0 a - 12 ° C, a deficiência do ponto de orvalho é maior que 2 ° C, na faixa de temperatura de-8 a - 15 ° C, a deficiência do ponto de orvalho é maior que 3 ° C e Temperaturas abaixo - deficiência de ponto de orvalho de 16 ° C mais 4 ° C, depois com probabilidade de mais de 80% de cobertura sob tais condições, não haverá observado. Bem, naturalmente, uma ajuda importante para a sinópica da previsão da geladeira (e não só) é a informação transmitida à terra por tripulações voadoras, ou tripulações por tuting e embarque.