Моделирование течений вулканической лавы и лавовых брекчийНИР

Соисполнители НИР

ИТПЗ РАН Координатор

Источник финансирования НИР

грант РНФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 июля 2014 г.-31 декабря 2014 г. Моделирование течений вулканической лавы и лавовых брекчий
Результаты этапа: Гравитационное и термоконвективное течения вулканической лавы (и движения брекчий) исследовались с помощью аналитического и численного моделирования. (i) В осесимметричном приближении решена задача о растекании лавы как несжимаемой жидкости постоянной вязкости по плоской горизонтальной поверхности при частичном проскальзывание лавы на подстилающей поверхности. В приближении тонкого слоя построено асимптотическое автомодельное решение задачи о медленном растекании жидкости из точечного источника при условии степенной временной зависимости расхода. Эта же задача решена численно в полной постановке. Показано, что численное и асимптотическое решения задачи хорошо согласуются друг с другом. Установлено, что при учёте проскальзывания скорость распространения лавы может быть существенно выше, чем при использовании условия прилипания. (ii) При известном поле скоростей и положении свободной поверхности рассчитано распределение температуры лавы с учетом радиационного и кондуктивного теплообмена. Уравнение теплопроводности редуцировано с учетом приближения тонкого слоя – кондуктивным переносом тепла в направлении растекания лавы можно пренебречь по сравнению с конвективным, нормаль к поверхности лавы близка к вертикали. В этих предположениях уравнение теплопроводности решается численно методом переменных направлений. Показано, что в силу малой теплопроводности вулканической лавы на всей ее поверхности образовывается пограничный слой, в котором температура быстро меняется от близкой к атмосферной до температуры втекающей лавы. Толщина пограничного слоя возрастает пропорционально корню квадратному из времени, что показывает, что основной вклад в изменение температуры вулканической лавы вносит кондуктивный поток тепла вблизи поверхности. (iii) Разработана двумерная численная модель восстановления температурного режима стационарных термоконвективных течений в лавовой трубе по поверхностным измерениям температуры и тепловых потоков. Такая задача относится к обратным некорректным задачам. Предложен численный метод и алгоритм решения этой задачи с вязкостью и теплопроводностью вулканической лавы, зависящими от температуры. Разработанный алгоритм был опробован для решения обратной задачи, где данные о измерениях температуры и теплового потока брались из решения прямой задачи. (iv) Разработаны трехмерные численные модели гравитационного течения многофазной лавы при различных граничных условиям на подошве модельной области и различном разбиении лавовой корки на брекчии; течения с препятствиями и по заданному рельефу местности. Показано, что скорость движения лавы меняется в зависимости от граничных условий на подошве модельной области. Скорость течения лавы возрастает при условии проскальзывания, что согласуется с результатами аналитических и численных расчетов в двумерном случае. Установлено, что расположение брекчий в моделях изменяется в зависимости от граничных условий и их размеров.
2 5 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Моделирование течений вулканической лавы и лавовых брекчий
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".