Институт вычислительной математики и математической геофизики СОРАН

Тезисы докладов

Статистическое моделирование и методы Монте-Карло

В данном докладе представлено развитие математической модели процессов левитации аэрозольных частиц в атмосфере Земли под действием сил гравитофотофореза. Ранее в работах [1-2] был рассмотрен механизм формирования подъемной силы для аэрозольных частиц сферической формы со смещенным центром тяжести, имеющих неоднородности коэффициента аккомодации газовых молекул по поверхности. Показано, что перепады коэффициента аккомодации по поверхности на уровне 10-15 % обеспечивают возможность левитации в атмосфере аэрозолей с размерами порядка 1 мкм. Для описания гравитофотофоретического эффекта в случае несферических и кластерных частиц потребовалось привлечь более сложные средства математического моделирования. Ранее нами была предложена математическая модель движения кластерных аэрозолей, состоящих из частиц сферической формы [3]. Разработанная компьютерная модель, на основе использования метода Монте-Карло и приближения свободно-молекулярного режима, позволяет рассчитывать процессы теплообмена, фотофоретические силы и силы трения, а также вращательно-поступательное движение кластерных аэрозолей с учетом поглощения частицами солнечного и ИК излучения Земли. Уже первые применения разработанной методики позволили выявить новые механизмы формирования гравитофотофоретических сил [4]. В настоящее время методика расчетов существенным образом усовершенствована и позволяет воспроизводить движение несферических частиц и кластерных аэрозолей, состоящих из частиц произвольной формы. Технически это осуществлено на основе представления сложных поверхностей в виде совокупности плоских элементов треугольной формы. Проведено исследование возникновения гравитофотофоретического эффекта для частиц различной формы и кластерных частиц. Рассмотрено формирование аэрозольных слоев в стратосфере и мезосфере Земли под действием сил гравитофотофореза для аэрозольных частиц нескольких классов. Исследовано высотное и географическое распространение этих слоев с привлечением сезонно-широтных моделей атмосферы и спутниковых данных по ИК излучению Земли. Показано, что гравитофотофоретические силы могут объяснить существование слоев на высотах 20, 50, 70, а также на 80-83 км в полярной летней мезосфере. Можно отметить, что альтернативных моделей для слоев на 50 и 70 км в настоящее время не предложено. Работа поддержана грантом РФФИ 07-05-00734. Литература 1. Rohatschek H. Levitation of mesospheric and stratospheric aerosols by gravito-photophoresis // J. Aerosol Sci. 1996. V. 27. № 3. P. 467-475. 2. Cheremisin A.A., Vassilyev Yu.V., Horvath H. Gravito-photophoresis and aerosol stratification in the atmosphere. // J. Aerosol Sci.- 2005.- V. 36.- N 11.- P. 1277-1299. 3. Черемисин А.А., Васильев Ю.В. Математичесая модель процессов левитации аэрозольных частиц в атмосфере Земли под действием сил гравитофотофореза. // Труды МКВМ-2004. Часть.1 / Под ред. Михайлова Г.А., Ильина В.П., Лаевского Ю.М. - Изд.-во ИВМиМГ СО РАН : Новосибирск, 2004.- С. 327-332. 4. Cheremisin A.A., Vassilyev Yu .V., Kushnarenko A.V. Photophoretic forces for bispherical aerosol particles. // SPIE. 2002. V. 5027. P. 21-32.

Ваши комментарии Обратная связь

[Головная страница] [Конференции]

© 1996-2000, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск
© 1996-2000, Сибирское отделение Российской академии наук, Новосибирск
    Дата последней модификации: 06-Jul-2012 (11:52:06)