Numerical investigation of some unsteady regimes of natural convection in a rotating spherical shell
DOI:
https://doi.org/10.7242/1999-6691/2012.5.2.22Keywords:
numerical simulation, natural convection, spherical shell, rotationAbstract
The problem of natural convection in a rotating spherical shell in a central gravitational field is investigated. Three-dimensional governing equations are solved numerically using the control volume method. Numerical simulations of natural convection are performed for various angular velocities of the outer border of a spherical shell. Unsteady, periodicin time,non-axisymmetric solutions are obtained.
Downloads
References
Полежаев В.И., Никитин С.А. Локальные эффекты теплообмена и температурное расслоение при свободной конвекции в замкнутых объемах // Тр. 4-й Российской национальной конференции по теплообмену. - РНКТ 4, Москва, 23-27 октября 2006 - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - Т 1. - C. 93-98.
Астафьева Н.М. Структуры, формирующиеся во вращающемся сферическом слое под влиянием условий, имитирующих глобальные потоки тепла в атмосфере // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. - 2006. - Т. 3, № 1. - С. 245-256.
Любимова Т.П., Черепанова А.А. Течения, индуцируемые колебаниями нагретой сферы // Вычисл. мех. сплош. сред. - 2011. - Т. 4, № 3. - С. 74-82.
Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Развитие Земли: учеб. для вузов. - М.: Изд-во МГУ, 2002. - 506 с.
Olson P. Laboratory experiments on the dynamics of the core // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2011. - V. 187, N. 1-2. - P. 1-18. DOI
Минеев В.Н., Фунтиков А.И. Об измерении вязкости расплавов металлов при высоких давлениях и расчетах вязкости применительно к ядру Земли // УФН. - Т. 174, № 7. - 2004. - С. 727-742. DOI
Кирдяшкин А.Г., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.А. Турбулентная конвекция и магнитное поле внешнего ядра Земли // Геология и геофизика. - 2000. - Т. 41, № 5. - С. 601-612.
Olson P., Driscoll P., Amit H. Dipole collapse and reversal precursors in a numerical dynamo // Phys. Earth. Planet. Inter. - 2009. - V. 173, N. 1-2. - P. 121-140. DOI
Olson P.L., Glatzmaier G.A., Coe R.S. Complex polarity reversals in a geodynamo model // Earth Planet. Sci. Lett. - 2011. - V. 304, N. 1-2. - P. 168-179. DOI
Miyagoshi T., Kageyama A., Sato T. Zonal flow formation in the Earth’s core // Nature. - 2010. - V. 463. - P. 793-796. DOI
Решетняк М.Ю. Вращение внутреннего ядра Земли в модели геодинамо // ДАН. - 2001. - Т. 380, № 5. - С. 15-19.
Glatzmaier G.A. Geodynamo: Numerical simulations. Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism / Еds. D. Gubbins and E. Herrero-Bervera. - Springer, 2007. - P. 302-306.
Glatzmaier G.A., Roberts P.H. A three-dimensional convective dynamo solution with rotating and finitely conducting inner core and mantle // Phys. Earth Planet. Inter. - 1995. - V. 91, N. 1-3. - P. 63-75. DOI
Glatzmaier G.A., Roberts P.H. A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal // Nature. - 1995. - V. 377. - P. 203-209. DOI
Reshetnyak M., Steffen B. The subgrid problem of thermal convection in the Earth’s liquid core // Numerical Methods and Programming. - 2004. - V. 5. - P. 41-45.
Kageyama A., Yoshida M. Geodynamo and mantle convection simulations on the Earth Simulator using the Yin-Yang grid // J. Phys.: Conf. Ser. - 2005. - V. 16. - P. 325-338. DOI
Водинчар Г.М., Шевцов Б.М. Модель конвекции в сферическом вращающемся слое // Матем. моделирование. - 2009. - Т. 21, №7. - C. 121-128.
Гореликов А.В., Ряховский А.В. Численное моделирование естественной конвекции в сферическом слое // Вестн. Томск. гос. ун-та. Матем. и мех. - 2008. - № 3. - C. 77-84.
Song X., Richards P.G. Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core // Nature. - 1996. - V. 382. - P. 221-224. DOI
Su W., Dziewonski A.M., Jeanloz R. Planet within a planet: rotation of the inner core of Earth // Science. - 1996. - V. 274, N. 5294. - P. 1883-1887. DOI
Каулинг Т. Магнитная гидродинамика. - М.: Атомиздат, 1978. - 144 с.
Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.
Ивлиев А.Д., Анахов С.В., Морилов В.В. Температуропроводность железа в твердом и жидком состояниях // Физические свойства металлов и сплавов: юбилейный сборник избранных научных трудов. - Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2009. - С. 49-56.
Жаров В.Е. Сферическая астрономия. - Фрязино: Век-2, 2006. - 480 с.
###
Polezaev V.I., Nikitin S.A. Lokal’nye effekty teploobmena i temperaturnoe rassloenie pri svobodnoj konvekcii v zamknutyh ob"emah // Tr. 4-j Rossijskoj nacional’noj konferencii po teploobmenu. - RNKT 4, Moskva, 23-27 oktabra 2006 - M.: Izdatel’skij dom MEI, 2006. - T 1. - C. 93-98.
Astaf’eva N.M. Struktury, formiruusiesa vo vrasausemsa sfericeskom sloe pod vlianiem uslovij, imitiruusih global’nye potoki tepla v atmosfere // Sovremennye problemy distancionnogo zondirovania Zemli iz kosmosa. - 2006. - T. 3, No 1. - S. 245-256.
Lubimova T.P., Cerepanova A.A. Tecenia, induciruemye kolebaniami nagretoj sfery // Vycisl. meh. splos. sred. - 2011. - T. 4, No 3. - S. 74-82.
Sorohtin O.G., Usakov S.A. Razvitie Zemli: uceb. dla vuzov. - M.: Izd-vo MGU, 2002. - 506 s.
Olson P. Laboratory experiments on the dynamics of the core // Physics of the Earth and Planetary Interiors. - 2011. - V. 187, N. 1-2. - P. 1-18. DOI
Mineev V.N., Funtikov A.I. Ob izmerenii vazkosti rasplavov metallov pri vysokih davleniah i rascetah vazkosti primenitel’no k adru Zemli // UFN. - T. 174, No 7. - 2004. - S. 727-742. DOI
Kirdaskin A.G., Dobrecov N.L., Kirdaskin A.A. Turbulentnaa konvekcia i magnitnoe pole vnesnego adra Zemli // Geologia i geofizika. - 2000. - T. 41, No 5. - S. 601-612.
Olson P., Driscoll P., Amit H. Dipole collapse and reversal precursors in a numerical dynamo // Phys. Earth. Planet. Inter. - 2009. - V. 173, N. 1-2. - P. 121-140. DOI
Olson P.L., Glatzmaier G.A., Coe R.S. Complex polarity reversals in a geodynamo model // Earth Planet. Sci. Lett. - 2011. - V. 304, N. 1-2. - P. 168-179. DOI
Miyagoshi T., Kageyama A., Sato T. Zonal flow formation in the Earth’s core // Nature. - 2010. - V. 463. - P. 793-796. DOI
Resetnak M.U. Vrasenie vnutrennego adra Zemli v modeli geodinamo // DAN. - 2001. - T. 380, No 5. - S. 15-19.
Glatzmaier G.A. Geodynamo: Numerical simulations. Encyclopedia of Geomagnetism and Paleomagnetism / Eds. D. Gubbins and E. Herrero-Bervera. - Springer, 2007. - P. 302-306.
Glatzmaier G.A., Roberts P.H. A three-dimensional convective dynamo solution with rotating and finitely conducting inner core and mantle // Phys. Earth Planet. Inter. - 1995. - V. 91, N. 1-3. - P. 63-75. DOI
Glatzmaier G.A., Roberts P.H. A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal // Nature. - 1995. - V. 377. - P. 203-209. DOI
Reshetnyak M., Steffen B. The subgrid problem of thermal convection in the Earth’s liquid core // Numerical Methods and Programming. - 2004. - V. 5. - P. 41-45.
Kageyama A., Yoshida M. Geodynamo and mantle convection simulations on the Earth Simulator using the Yin-Yang grid // J. Phys.: Conf. Ser. - 2005. - V. 16. - P. 325-338. DOI
Vodincar G.M., Sevcov B.M. Model’ konvekcii v sfericeskom vrasausemsa sloe // Matem. modelirovanie. - 2009. - T. 21, No7. - C. 121-128.
Gorelikov A.V., Rahovskij A.V. Cislennoe modelirovanie estestvennoj konvekcii v sfericeskom sloe // Vestn. Tomsk. gos. un-ta. Matem. i meh. - 2008. - No 3. - C. 77-84.
Song X., Richards P.G. Seismological evidence for differential rotation of the Earth’s inner core // Nature. - 1996. - V. 382. - P. 221-224. DOI
Su W., Dziewonski A.M., Jeanloz R. Planet within a planet: rotation of the inner core of Earth // Science. - 1996. - V. 274, N. 5294. - P. 1883-1887. DOI
Kauling T. Magnitnaa gidrodinamika. - M.: Atomizdat, 1978. - 144 s.
Patankar S. Cislennye metody resenia zadac teploobmena i dinamiki zidkosti. - M.: Energoatomizdat, 1984. - 152 s.
Ivliev A.D., Anahov S.V., Morilov V.V. Temperaturoprovodnost’ zeleza v tverdom i zidkom sostoaniah // Fiziceskie svojstva metallov i splavov: ubilejnyj sbornik izbrannyh naucnyh trudov. - Ekaterinburg: UGTU-UPI, 2009. - S. 49-56.
Zarov V.E. Sfericeskaa astronomia. - Frazino: Vek-2, 2006. - 480 s.
Downloads
Published
Issue
Section
License
Copyright (c) 2012 Computational Continuum Mechanics
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
