Cavers Mailing List     № 13583

о давлении в пещере

Автор: Alexei Shelepin
Дата: 20 Jul 2012

День добрый!

Не прошло и 8 лет, как обсуждение проблем баронивелирования в cml возобновилось
с новой силой :)
за это время появился интересный «Трактат о Пещерных Ветрах».

Как-то я тоже написал два небольших трактата, один о ветрах практически без
формул, в другой, о баронивелировании, будучи физиком-теоретиком, не отказал
себе в удовольствии вставить разные формулы…
http://www.rgo-speleo.ru/biblio/veter.htm
http://www.rgo-speleo.ru/biblio/baroniv.htm
В общем, формул можно написать много, но как уже неоднократно отмечалось,
большие пещеры имеют сложный профиль, много входов, и для них зачастую можно
сделать скорее качественные, чем количественные выводы.

Что касается экспериментов с синхронным баронивелированием в больших и глубоких
пещерах, то мне кажутся весьма интересными по крайней мере два.

1. Определение скорости отклика давления в пещере на изменение внешнего
давления. Для этого надо с достаточно малым шагом по времени синхронно измерять
давление во время резкой смены давления наверху. (Эта скорость будет чем больше,
чем шире входы в пещеру, и тем меньше, чем больше ее объем.)
Хотя подобные измерения, насколько понимаю, проводились неоднократно (см.
например вторую ссылку к первому трактату), скорость реакции будет интересной
характеристикой данной пещеры (точнее, ее участка).

2. Определение разности в высотах, получаемых при синхронном баронивелировании
при противоположном направлении ветра (т.е. в разное время года).

Чтобы отчасти пояснить, процитирую второй трактат (подробнее см. конец п.1 и далее).
“При измерении давления летом ((дельта)t=15C) и подсчете высоты по холодному столбу по
формуле реальной атмосферы (2) глубина может оказаться заниженной на 55м на
глубине 1000м, зимой ((дельта)t=-15C) - завышенной на ту же величину. Эта ошибка будет
тем больше, чем меньше сопротивление воздушному потоку по дороге от входа 2.
Т.е., если проводить расчет по пещерной температуре, то летом мы можем получить
пещеру мельче, чем на самом деле, зимой - глубже. Поэтому целесообразно проводить
измерения дважды - зимой и летом, когда возможные ошибки будут противоположными,
либо в то время, когда температура на поверхности примерно соответствует пещерной.”

Насколько я слышал, при проведении баронивелирования “летняя ” глубина Снежной была
меньше, чем “зимняя”? Если это действительно так и было, да и теория дает такое
предсказание, то надо обязательно сделать “контрольный выстрел” – померить еще раз.

В общем, надо совместить большую пещеру, энтузиазм много барометров ;).

С уважением,
Алексей Шелепин

P.S. Насчет фундаментальной задачи о высокой вертикальной трубе - точное решение дается
уравнением Навье-Стокса, но оно нелинейное (когда труба высокая и разностью давлений на
концах нельзя пренебречь, а воздух нельзя считать несжимаемым), поэтому можно
попробовать решать его численно. Либо, как пишет Данила, найти расчеты для
высоких труб на тепловых стациях, может в них что полезное есть.
Вопрос в том, будет ли давление внутри трубы (а если будет, то насколько
существенно) отличаться от даваемой барометрической формулой с _внешней_
температурой (потому как на концах трубы (входах в пещеру) давление дается
барометрической формулой с внешней, а не пещерной, температурой).
А если трубу (один вход) заделать, то придется использовать _внутреннюю_
температуру...

Если же походить к задаче не с помощью дифф. уравнений, а с точки зрения закона
сохранения энергии, то к данному Данилой списку надо добавить ее затраты на
расширение/сжатие воздуха.



CML archive browser created by Pavel Gulchouck