Сравнение методов оценки термического сопротивления cлоистого снежного покрова

Предметом исследования является снежный покров, состоящий из произвольного количества слоев разной толщины с различной плотностью снега. Исследовано термическое сопротивление такого покрова. Одним из основных параметров при исследовании взаимодействия инженерных сооружений различного назначения со снегом, является термическое сопротивление снежного покрова. Целью работы являлась оценка точности расчета термического сопротивления слоистого снежного покрова при усреднении плотности снега по глубине. Рассмотрены два подхода в определении термического сопротивления снежного покрова: как слоистой структуры и как эквивалентной однородной структуры, имеющей постоянную среднюю плотность, рассчитываемую как средневзвешенная величина. Для расчетов термического сопротивления использовались классические формулы определения коэффициента теплопроводности от плотности снежного покрова – формулы Г.П. Абельса и Н.И. Осокина. Выполнено сравнение двух расчетных способов вычисления термического сопротивления снежного покрова: как суммы термических сопротивлений слоев и как однослойную структуру со средневзвешенной плотностью. Научная новизна работы заключается в установлении количественных закономерностей точности определения термического сопротивления слоистого снежного покрова. В частности установлено, что при нелинейной зависимости коэффициента теплопроводности от плотности снега ошибка возрастает с увеличением коэффициента уплотнения одного из слоев. Например, при увеличении плотности слоя в 2 раза относительная ошибка расчета изменяется от 20 до 30,0% и зависит от соотношения толщин отдельных слоев. Установлено, что при уплотнении одного из слоев, менее чем в 1,6 раза, применение понятия «средней плотности снежного покрова» в тепловых расчетах по определению термического сопротивления снежного покрова, является вполне приемлемым. При увеличении степени уплотнения, необходимо рассчитывать общее термическое снежного покрова, как сумму термических сопротивлений отдельных слоев, как это принято в строительной теплофизике при определении термического сопротивления ограждающих конструкций. Дальнейшие исследования целесообразно направить на определение точности расчета термического сопротивления при зависимости плотности снега от толщины слоя, а также при учете влияния структуры снега при постоянной плотности на коэффициент теплопроводности.

снег, термическое сопротивление, теплопроводность, слоистость, плотность, расчет, ошибка, точность, прогноз, толщина слоя