В общем виде лучистый теплоперенос с известной функцией
F
(
x, t, κ, σ, q
0
)
поглощенной энергии и энергетическими затратами на
фазовые переходы на поверхности облучаемого водно-эмульсионного
слоя представляется нелинейным уравнением
c
p
ρ
∂T
∂t
=
∂
∂x
K
T
∂T
∂x
+
F,
(8)
где
F
(
x
) =
q
0
(1
−
A
)
b
1
−
A
2
exp (
−
2
bH
)
{
exp (
−
bx
)
−
exp [
b
(
x
−
2
H
)]
}
.
(9)
Условие теплообмена на поверхности воды (
x
= 0
) учитывает
внешнюю конвекцию, воздействие длинноволновых составляющих
потоков излучения океана и атмосферы, а также компонент солнечно-
го излучения, для которых океан является непрозрачной средой:
−
K
T
∂T
∂x
=
α
T
(
T
A
−
T
) +
ε
ef
c
0
(
T
4
A
−
T
4
) +
q
UR
0
+
q
UV
0
−
ρL
υ
x
0
υ
,
(10)
где
ε
ef
= (1
/ε
1
+ 1
/ε
2
−
1)
−
1
— эффективный коэффициент черно-
ты для взаимно облучаемой воздушной среды и поверхности океа-
на с коэффициентами черноты
ε
1
и
ε
2
в длинноволновом диапазоне;
q
UR
0
, q
UV
0
— компоненты суммарного потока излучения Солнца
q
0
со-
ответственно в ближней УФ и ИК областях спектра;
α
T
— коэффици-
ент теплоотдачи для границе раздела с атмосферой;
c
0
— постоянная
Стефана–Больцмана;
K
Т
— коэффициент теплопроводности;
ρ
— плот-
ность морской воды;
x
0
υ
— скорость движения границы испарения;
L
v
— теплота испарения воды.
На тыльной границе плоского слоя чистой морской воды при
x
=
H
= 50
м полагаем
−
d
Т
dx
=
−
0
,
04
/K
T
.
(11)
Температурное распределение в среде в начальный момент време-
ни принимается линейным с градиентом
−
0
,
04
град/м и температурой
на поверхности 22
◦
С.
Анализ результатов.
Модельные расчеты проводились для не-
скольких сценариев сочетаний оптических характеристик пленки
(эмульсии) на поверхности морской воды, ее оптических и тепло-
физических параметров, а также условий теплообмена на границе
раздела вода—воздух.
На рис. 2 приведены графики зависимости оптических характери-
стик — коэффициентов отражения и пропускания — для различных
типов ВНЭ и чистого океана.
Для чистой морской воды имеет место ослабление проникающе-
го солнечного излучения по закону Бугера (кривая
7
); отражательная
114
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 1
