Способ определения теплового потока, отдаваемого поверхностью водоема
Изобретение относится к тепловым измерениям в гидрофизике, а именно к способам определения теплового потока, отдаваемого свободной поверхностью водоема, и позволяет повысить точность определения теплового потока, основанного на измерении перепада температуры в тонком пограничном слое. Способ может быть реализован следующим образом. Над поверхностью водоема устанавливают инфракрасный радиометр, работающий в "окне прозрачности атмосферы" (8-12 мкм), с помощью которого измеряют температуру поверхности водоема T<SB POS="POST">о</SB>. Температуру приповерхностного квазиоднородного слоя TΩ измеряют, например, с помощью контактного термометра. Напряжение трения ветра может быть определено двумя способами. Согласно первому, измеряют горизонтальные U<SP POS="POST">1</SP> и вертикальные ω<SP POS="POST">1</SP> пульсации скорости ветра, а напряжение трения ветра вычисляют по формуле &Tgr;=ρ<SB POS="POST">а</SB>(U<SP POS="POST">1</SP>Ω<SP POS="POST">1</SP>), где ρ<SB POS="POST">а</SB> - плотность воздуха. Согласно другому способу, измеряют скорость ветра на стандартной высоте 10 м над поверхностью водоема, а напряжение трения ветра вычисляют по формуле: &Tgr;=ρ<SB POS="POST">а</SB>С<SB POS="POST">F</SB>V<SP POS="POST">2</SP>, где C<SB POS="POST">F</SB>=(0,63 + 0,066V)<SP POS="POST">.</SP>10<SP POS="POST">-3</SP> - коэффициент сопротивления поверхности водоема.
СОЮЗ CO8ETCKNX
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
IsI)s G 01 К 17/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4277678/31-10 (22) 19.05.87 (46) 23.12.90. Бюл. N 47 (71) Ленинградский гидрометеорологический институт (72) А.С. Карташов (53) 536.6 (088.8) (56) Краус Е.В. Взаимодействие атмосферы и океана. -Л., 1974, с. 148.
Иэв. АН СССР, ФАО, т. 14, ¹1, с. 79-84. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕПЛОВОГО
ПОТОКА, ОТДАВАЕМОГО ПОВЕРХНОСТЬЮ ВОДОЕМА (57) Изобретение относится к тепловым измерениям в гидрофизике, а именно к способам определения теплового потока, отдаваемого свободной поверхностью водоема, и позволяет повысить точность определения теплового потока, основанного на измерении перепада температуры в тонком пограничном слое. Способ может быть реализован следующим образом, Над поверхИзобретение относится к области тепловых измерений в гидрофизике, а именно к способам определения теплового потока, отдаваемого свободной поверхностью водоема.
Цель изобретения — повышение точности определения теплового потока, основанного на измерении перепада температуры в тонком пограничном слое.
Скин-слой представляет собой тонкий термический пограничный слой, толщиной менее 1 см, в котором перепад температуры составляет около 0,5 С. Ниже скин-слоя в естественных водоемах располагается приповерхностный слой толщиной 0,5 — 10 м, . Ы „„1615571 А1 ностью водоема устанавливают инфракрасный радиометр, работающий в "окне прозрачности атмосферы" (8-12 мкм), с помощью которого измеряют температуру поверхности водоема Т . Температуру приповерхностного квазиоднородного слоя Тв измеряют, например, с помощью контактного термометра. Напряжение трения ветра может быть определено двумя способами.
Согласно первому измеряют горизонтальные U и вертикальные и пульсации скоро-! 1 сти ветра, а напряжение трения ветра вычисляют по формуле I = f4 (И о)), где f4—
I плотность воздуха, Согласно другому способу, измеряют скорость ветра на стандартной высоте 10 м над поверхностью водоема, а напряжение трения ветра вычисляют по формуле т = р, С V, где С = (0,63 + 0,066V)
10 — коэффициент сопротивления поверх-з ности водоема. температура в котором, вследствие интенсивного ветроволнового перемешивания, практически однородна по вертикали. Скинслой на поверхности водоема наблюдается как при отсутствии ветра, так и при достаточно сильном ветре (до 10 м/с). Закон теплопередачи скин-слоя связывает функциональной связью тепловой поток q, отдаваемый через поверхность воды, разность между температурой приповерхностного квазиоднородного слоя Тгл и температурой поверхности воды Т, а также напряжение трения ветра, Способ может быть реализован следующим образом, 1615571 ловой поток с поверхности водоема в широком диапазоне изменения гидрометеорологических условий.
Составитель В,Гусева
Техред M.Mîðãåíòàë
Корректор Т.Пилипенко
Редактор Е.Папп
Заказ 3981 Тираж 493 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Над поверхностью водоема устанавливают инфракрасный радиометр, работающи 1 в "окне прозрачности атмосферы"—
8-12 мкм, — с помощью которого измеряют температуру поверхности водоема Тр (слоя толщиной порядка длины волны теплового излучения). Температуру приповерхностного квазиоднородного слоя Тд измеряют, например, с помощью контактного термометра. Напряжение трения ветра может быть определено двумя способами. Согласно первому измеряют горизонтальные U u ! ! вертикальные в пульсации скорости ветра, а напряжение трения ветра вычисляют по формуле т =р,(U d), где у — плотность воздуха, а черта сверху означает операцию осреднения, Согласно другому способу измеряют скорость ветра на стандартной высоте 10 м над поверхностью водоема, а напряжение трения ветра вычисляют по формуле т=р, С Ч, где С = (0,63+ 0,066V) 10 — коэффициент сопротивления поверхности водоема.
Способ позволяет расширить функциональные возможности, т.е, определять теп5 Формула изобретения
Способ определения теплового потока, отдаваемого поверхностью водоема, основанный на измерении перепада температуры в скин-слое водоема по нормали к
10 поверхности, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности определения теплового потока, on ределя ют скорость трения в воде, трения ветра на поверхности водоема, а тепловой поток определяют по
15 формуле
РР »Ч 1 4 еи
q=S, Р в — — )
Pr
I где q — тепловой поток, отдаваемый поверхностью водоема; где А и  — числовые коэффициенты;
Pr, a, v — число Прандтля, коэффициент термического расширения и кинематический коэффициент мо25 лекулярной вязкости воды;
g — ускорение силы тяжести;
Π— перепад температуры в скин-слое;
U — скорость трения в воде.
