Теплопроводность двухслойного снежного покрова

Предметом исследований являлась функциональная связь коэффициента теплопроводности снега и его плотности при слоистой структуре снежного покрова с различными видами снега. Цель исследований: определение области возможного усреднения значений коэффициента теплопроводности двухслойного снежного покрова, включающего зернистый снег и изморозь. Для достижения цели сделана сравнительная оценка точности формул для определения коэффициента теплопроводности зернистого снега и изморози, которые при одинаковой плотности отличаются по теплофизическим характеристикам за счет различной структуры. Для сравнения использованы известные линейные формулы Павлова, Сулаквелидзе и Чернова для изморози и зернистого снега. Влияние температуры на свойства снега не учитывалось. Двухслойный снежный покров рассмотрен как среда с произвольно изменяющимися по высоте слоями, теплопроводность каждого из которых, определяется по различным формулам. Для получения среднего значения коэффициента теплопроводности использовалось понятие средневзвешенного параметра. В данном случае это сумма произведений коэффициента теплопроводности слоя на его толщину, отнесенная к толщине всего снежного покрова. При этом общая формула включает произвольное соотношение слоев в снежном покрове. В результате анализа вариантных расчетов установлены следующие закономерности, возникающие при усреднении коэффициента теплопроводности двухслойного снежного покрова. При игнорировании наличия слоев в снежном покрове и расчете его теплопроводности только по формуле, характерной для зернистого снега, максимальная абсолютная ошибка (в зависимости от соотношения толщин слоев) не превышает 50%. При расчете по формуле, характерной для изморози, максимальная абсолютная ошибка приблизительно в 2 раза больше и составляет почти 100%. Научная новизна исследований заключается в установлении общей количественной закономерности изменения ошибки расчета коэффициента теплопроводности слоистого снежного покрова при использовании формул, полученным для зернистого снега, или только по формулам, характерным для изморози. Результаты вариантных расчетов возникающих ошибок при не учете слоистой структуры снежного покрова и при учете слоистости с помощью средневзвешенного коэффициента теплопроводности представлены в виде 2D и 3D графиков, позволяющих наглядно убедиться в достоверности проведённых исследований и сделанных выводов.

снег, изморозь, плотность, теплопроводность, слой, толщина, формула, расчет, ошибка, температура