Труды КНЦ. Естественные и гуманитарные науки. – 2026. - № 1

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Естественные и гуманитарные науки. 2026. Т. 5, № 1. С. 32-41. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Natural Sciences and Humanities. 2026. Vol. 5, No. 1. P. 32-41. Tegen I. Atmospheric Dust Sources. 2005. Available at: http://www.solas-int.org/summerschool/lectures/2005lectures/ Tegen.pdf (accessed 22.11.2013). Westphal D. L., Toon O. B., Carlson T. N. A Case-Study of Mobilization and Transport of Saharan Dust. J. Atmospheric Sci., 1988, No. 45, рр. 2145-2175. Приложение Описание модели и последовательность расчетов В двухмерной постановке на базе программы COMSOL 1 рассмотрена ситуация плоской пылящей поверхности (рис.). Схема модели Основные параметры модели: 1) область моделирования — 3000*500 м; 2 ) протяженность пылящей поверхности — 600 м; 3) высота пылящей поверхности — +50 м над основанием модели; 4) скорость ветра на высоте +10 м над основанием модели — 8 м/с. Расчеты выполнены по отработанному методическому подходу [Амосов и др., 2023]: • расчет аэродинамических параметров (I этап) на базе приближения несжимаемой жидкости с привлечением (Л-е)-модели турбулентности (поля скорости, коэффициенты динамической турбулентной вязкости, распределение горизонтальной компоненты скорости на высоте + 1 0 м над поверхностью пыления); • вычисление вертикального потока массы или интенсивности пыления на основе собственных программ (средняя скорость на высоте + 1 0 м над поверхностью пыления, динамическая скорость на высоте пыления, интенсивность пыления (зависимость FWest [Westphal et al., 1988]) и использование интерполяционных функций для расчетной горизонтальной компоненты скорости на высоте + 1 0 м и последующего перехода к функции FWest(X), коэффициенты турбулентной диффузии); • расчет пространственного распределения пыли диаметром 35 мкм с учетом скорости оседания и пороговой скорости (для указанного размера пыли) на базе решения конвективно-диффузионного уравнения (II этап). В численных экспериментах используются значения коэффициентов турбулентной диффузии, которые получены из коэффициентов турбулентной вязкости с поправкой на плотность воздуха и число Прандтля — Шмидта. Для каждой интегрируемой физической величины задаются соответствующие начальные и граничные условия. При численном решении системы уравнений I этапа и уравнения II этапа используются общепринятые стандартные начальные и граничные условия, предложенные создателями программного продукта COMSOL. Например, для скорости при расчете аэродинамических параметров задействованы следующие условия: • на входной и верхней границах модели — условие 1 -го рода (на входной — логарифмический профиль скорости, на верхней — постоянное значение, отвечающее максимальной высоте модели); • на твердой поверхности — условие логарифмической функции стенки. При решении конвективно-диффузионного уравнения предполагается, что пыль химически не взаимодействует с материалом поверхности, на входной границе поступает «чистый» воздух, а на выходной «работает» условие конвективного потока, предполагающее вынос примеси из области моделирования. При создании компьютерных моделей использована опция автоматизированной генерации расчетной сетки (из списка (всего 9 вариантов) «Предопределенные размеры сетки», применялся размер Extra coarse). Для обеспечения устойчивости расчетов использованы демпфирующие параметры в схемах аппроксимации конвективных слагаемых: решатель (Direct UMFPACK) и демпфирующие коэффициенты 1 URL: https://www.comsol.ru/ (дата обращения: 12.05.2022). 40 © Амосов П. В., Макаров М. Д., 2026