ИССЛЕДОВАНИЕ ДОРОЖЕК КАРМАНА В ОБЛАЧНОСТИ ЗА КУРИЛЬСКИМИ ОСТРОВАМИ

INVESTIGATION OF CLOUD KARMAN VORTEX STREETS BEHIND THE KURIL ISLANDS


Левин Владимир Алексеевич – доктор физико-математических наук, академик Российской академии наук, профессор, главный научный сотрудник Института автоматики и процессов управления Даль-невосточного отделения Российской академии наук (Россия, Владивосток). E-mail: levin@iacp.dvo.ru

Mr. Vladimir A. Levin – Doctor of Physics, academician of RAS, professor, Chief Researcher of Institute of Automation and Control Processes of FEB RAS (Russia, Vladivostok). E-mail: levin@iacp.dvo.ru.

Алексанина Марина Георгиевна – кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (Россия, Владивосток). E-mail: margeo@mail.ru

Mrs. Marina G. Aleksanina – Phd of Engineering, Senior Researcher of Institute of Automation and Control Processes of FEB RAS (Russia, Vladivostok). E-mail: margeo@mail.ru.

Дьяков Сергей Евгеньевич – младший научный сотрудник Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (Россия, Владивосток). E-mail: sergdkv@gmail.com.

Mr. Sergey E. Dyakov – Junior Researcher of Institute of Automation and Control Processes of FEB RAS (Russia, Vladivostok). E-mail: sergdkv@gmail.com.

Еременко Александр Сергеевич – кандидат технических наук, младший научный сотрудник Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (Россия, Владивосток). E-mail: academy21@gmail.com

Mr. Aleksandr S. Eremenko – Phd in Engineering, Junior Researcher of Institute of Automation and Control Processes of FEB RAS (Russia, Vladivostok). E-mail: academy21@gmail.com.

Казанский Александр Валентинович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института автоматики и процессов управления Дальневосточного отделения Российской академии наук (Россия, Владивосток). E-mail: kazansky@iacp.dvo.ru

Mr. Aleksandr V. Kazansky – Phd in Physics, Senior Researcher of Institute of Automation and Control Processes of FEB RAS (Russia, Vladivostok). E-mail: kazansky@iacp.dvo.ru.


Аннотация. Аннотация. В статье представлены результаты спутникового мониторинга атмосферных дорожек Кармана за Курильскими островами (весна 2012 года). Новизна работы состоит в том, что с исполь-зованием только временных пар спутниковых данных были рассчитаны основные гидродинамические параметры, определяющие структуру атмосферных дорожек Кармана. Это числа Рейнольдса, Стру-халя, Фруда, а также расчёты геометрических параметров и скорость перемещения вихрей по после-довательности спутниковых изображений. При проведении расчётов характерный размер препятствия выбирался на высоте верхней границы слоя инверсии по вертикальному профилю температуры атмо-сферы. Сделано сравнение с широко применяемым подходом «разделяющей линии потока», выделя-ющей горизонтальное обтекание через препятствие. Показано хорошее соответствие высот физике процесса генерации вихрей, но при этом оценки высот имеют значительные разбросы.

Summary. Summary. The paper presents results of satellite monitoring of atmospheric vortex streets behind the Kuril Islands on the spring of 2012. The main hydrodynamic parameters determining the structure of Kármán at-mospheric streets were calculated using satellite data. These are the Reynolds, Strouhal, and Froude numbers as well as the calculation of geometric parameters and the speed of vortex drift on a sequence of satellite images. The obstacle typical sizes were chosen at the height of the inversion layer over island boundaries based on vertical atmospheric temperature profiles. We compared the results with the widely used approach of «dividing-streamline» the horizontal flow around an obstacle. A good overall agreement of heights with the physics of vortex generation process was shown, but the estimates of heights revealed considerable vari-ations.


Ключевые слова: Ключевые слова: дорожки Кармана, спутниковые изображения, числа Струхаля и Рейнольдса, ча-стота срыва вихрей, скорость перемещения вихрей.

Key words: Key words: Kármán streets, satellite images, Strouhal and Reynolds numbers, vortex shedding frequency, vortex drift speed.


«Ученые записки КнАГТУ». № IV - 1(36) 2018 «Науки о природе и технике», с. 106 - 115

«Scholarly Notes of Komsomolsk-na-Amure State Technical University». Issue IV - 1(36) 2018 «Engineering and Natural Sciences», p. 106 - 115


DOI 10.17084/I-1(36).15


References


1. Aleksanin, A. I. Avtomaticheskii raschet skorostei poverkhnostnykh techenii okeana po posledova-tel'nosti sputnikovykh izobrazhenii / A. I. Aleksanin, M. G. Aleksanina, A. Iu. Karnatskii // Sovre-mennye problemy distantsionnogo zondirovaniia Zemli iz kosmosa. – 2013. – T. 10. – № 2. – S. 131-142.

2. Aref, Kh. Vikhrevaia dinamika volnovykh sledov / Kh. Aref // Nelineinaia dinamika. – 2006. – T. 2. – №. 4. – S. 411-424.

3. Kochin, N. E. O neustoichivosti vikhrevykh tsepochek Karmana / N. E. Kochin //Doklady AN SSSR 24. – 1939. – №. 1. – S. 18.

4. Achenbach, E. On vortex shedding from smooth and rough cylinders in the range of Reynolds numbers 6× 103 to 5× 106 / E. Achenbach, E. Heinecke // Journal of fluid mechanics. – 1981. – Vol. 109. – P. 239-251.

5. Batchelor, G. K. An introduction to fluid dynamics [Elektronnyi resurs] / G. K. Batchelor. – Cam-bridge university press, 2000. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1017/CBO9780511800955.

6. Blevins, R. D. Flow Induced Vibration / R. D. Blevins. – Van Nostrand Reinhold Co. – 1990. – P. 451.

7. Caldeira, R. M. Wake response to an ocean-feedback mechanism: Madeira Island case study [Elektron-nyi resurs] / R. M. Caldeira, R. Tomé // Boundary-layer meteorology, 2013. – Vol. 148. – №. 2. – P. 419-436. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1007/s10546-013-9817-y.

8. Chung, Y. S. Mountain‐generated vortex streets over the Korea South Sea [Elektronnyi resurs] / Y. S. Chung, H. S. Kim // International Journal of Remote Sensing. – 2008. – Vol. 29. – №. 3. – P. 867-877. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1080/01431160701281080.

9. Couvelard, X. et al. Wind mediated vorticity-generation and eddy-confinement, leeward of the Madeira Island: 2008 numerical case study [Elektronnyi resurs] / X. Couvelard // Dynamics of Atmospheres and Oceans. – 2012. – Vol. 58. – P. 128-149. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1016/j.dynatmoce.2012.09.005.

10. Epifanio, C. C. The dynamics of orographic wake formation in flows with upstream blocking [Elek-tronnyi resurs] / C. C. Epifanio, R. Rotunno // Journal of the atmospheric sciences. – 2005. – Vol. 62. – №. 9. – P. 3127-3150. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1175/JAS3523.1.

11. Etling, D. On atmospheric vortex streets in the wake of large islands [Elektronnyi resurs] / D. Etling // Meteorology and Atmospheric Physics. – 1989. – Vol. 41. – №. 3. – P. 157-164. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1007/BF01043134.

12. Heinze, R. The structure of Kármán vortex streets in the atmospheric boundary layer derived from large eddy simulation [Elektronnyi resurs] / R. Heinze, S. Raasch, D. Etling // Meteorologische Zeitschrift. – 2012. – Vol. 21. – №. 3. – P. 221-237. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1127/0941-2948/2012/0313.

13. Horvath A. Inter-Comparison of WRF Model Simulated Winds and MISR Stereoscopic Winds Embed-ded within Mesoscale von Kármán Wake Vortices / A. Horvath, C. G. Nunalee, K. J. Mueller // AGU Fall Meeting Abstracts. – 2014.

14. Ito, J. Atmospheric Kármán Vortex Shedding from Jeju Island, East China Sea: A Numerical Study / J. Ito, H. Niino // Monthly Weather Review. – 2016. – Vol. 144. – №. 1. – P. 139-148.

15. Jensen, N. O. Vortex cloud street during AMTEX 75 / N. O. Jensen, E. M. Agee // Tellus. – 1978. – Vol. 30. – №. 6. – P. 517-523.

16. Kang, S. D. A numerical study on the Kármán vortex generated by divergence of momentum flux in flow past an isolated mountain / S. D. Kang, F. Kimura, S. Takahashi // Journal of the Meteorological Socie-ty of Japan. Ser. II. – 1998. – Vol. 76. – №. 6. – P. 925-935.

17. Li, X. et al. A SAR observation and numerical study on ocean surface imprints of atmospheric vortex streets [Elektronnyi resurs] / X. Li // Sensors. – 2008. – Vol. 8. – №. 5. – P. 3321-3334. – Rezhim dostu-pa: https://doi.org/10.3390/s8053321.

18. Lienhard, J. H. Synopsis of lift, drag, and vortex frequency data for rigid circular cylinders / J. H. Lienhard. – Technical Extension Service, Washington State University, 1966. – P. 300.

19. Nunalee, C. G. On the periodicity of atmospheric von Kármán vortex streets [Elektronnyi resurs] / C. G. Nunalee, S. Basu // Environmental Fluid Mechanics. – 2014. – Vol. 14. – №. 6. – P. 1335-1355. – Re-zhim dostupa: https://doi.org/10.1007/s10652-014-9340-9.

20. Rotunno, R. Further results on lee vortices in low-Froude-number flow / R. Rotunno, P. K. Smolarkie-wicz // Journal of the atmospheric sciences. – 1991. – Vol. 48. – №. 19. – P. 2204-2211.

21. Ruscher, P. H. A numerical simulation of an atmospheric vortex street / P. H. Ruscher, J. W. Deardorff // Tellus. – 1982. – Vol. 34. – №. 6. – P. 555-566.

22. Schär, C. Vortex formation and vortex shedding in continuously stratified flows past isolated topography / S. Schär, D. R. Durran // Journal of the atmospheric sciences. – 1997. – Vol. 54. – №. 4. – P. 534-554.

23. Snyder, W. H., Thomson, R. S., Eskridge, R. E. The structure of strongly stratified flows over hills: Di-viding streamline concept / W. H. Snyder, R. E. Lawson, I. P. Castro [and other] // Journal of fluid mechan-ics. – 1985. – Vol. 152. – P. 249-288.

24. Smolarkiewicz, P. K. Low Froude number flow past three-dimensional obstacles. Part I: Baroclinically generated lee vortices / P. K., R. Rotunno // Journal of the Atmospheric Sciences. – 1989. – Vol. 46. – №. 8. – P. 1154-1164.

25. Tsuchiya, K. The clouds with the shape of Kármán Vortex Street in the wake of Cheju Island, Korea / K. Tsuchiya // Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II. – 1969. – Vol. 47. – №. 6. – P. 457-465.

26. Von Kármán, T. Über den Mechanismus des Flüssigkeits-und Luftwiderstandes (On the mechanism of the resistance in fluids) / T. Von Kármán, H. Rubach // Phys. Z. – 1912. – № 13. – P. 49-59.

27. Young, G. S. An observational study of vortex spacing in island wake vortex streets [Elektronnyi re-surs] / G. S. Young, J. Zawislak // Monthly weather review. – 2006. – Vol. 134. – №. 8. – P. 2285-2294. – Rezhim dostupa: https://doi.org/10.1175/MWR3186.1.

28. Wu, J. Z. Vorticity and vortex dynamics / J. Z. Wu, H. Y. Ma, M. D. Zhou. – Springer Science & Busi-ness Media, 2007.


Ссылка на текст статьи

Текст статьи в журнале

Text of article in journal


© 2018 V. A. Levin, M. G. Aleksanina, S. E. Dyakov, A. S. Eremenko, A. V. Kazansky. This is an Open Access article distributed under the terms of the Russian Index of Science Citation License http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, allowing third parties to copy and redistribute the material in any medium or format and to remix, transform, and build upon the material for any purpose, even commercially, provided the original work is properly cited and states its license.


© 2018 Левин В. А., Алексанина М. Г., Дьяков С. Е., Еременко А. С., Казанский А. В. Данная статья находится в Открытом Доступе и распространяется на условиях лицензии Российского Индекса Научного цитирования http://www.uzknastu.ru/files/forautors/en/License%20Agreement.doc, в соответствии с которыми третьи лица имеют право копировать и повторно распространять этот материал на любых носителях и в любом формате, а также микшировать, изменять и использовать в качестве основы для любых целей, в том числе коммерческих, при условии, что на оригинальное произведение сделаны должным образом оформленные ссылки и что приведена информация о действующей в отношении него лицензии.


Лицензия Creative Commons

Произведение «ИССЛЕДОВАНИЕ ДОРОЖЕК КАРМАНА В ОБЛАЧНОСТИ ЗА КУРИЛЬСКИМИ ОСТРОВАМИ » созданное автором по имени Левин В. А., Алексанина М. Г., Дьяков С. Е., Еременко А. С., Казанский А. В., публикуется на условиях лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная
Основано на произведении с http://www.uzknastu.ru/files/translit/2018/IV-1(36)/15.htm