Τοποθετείται στις άκρες των στεγών, σε υδρορροές και υδρορροές, σε μέρη όπου μπορεί να συσσωρευτεί χιόνι και πάγος. Όταν το καλώδιο θέρμανσης είναι σε λειτουργία, το λιωμένο νερό ρέει ελεύθερα μέσω όλων των στοιχείων του συστήματος αποχέτευσης προς το έδαφος. Κατάψυξη και καταστροφή των στοιχείων της οροφής, της πρόσοψης του κτιρίου και του ίδιου του συστήματος αποχέτευσης δεν συμβαίνει σε αυτή την περίπτωση.

Για σωστή λειτουργίατα συστήματα χρειάζονται:

• Προσδιορίστε τις πιο προβληματικές περιοχές στην οροφή και στο σύστημα αποχέτευσης.
• Κάντε τον σωστό υπολογισμό της ισχύος του συστήματος θέρμανσης.
• Χρησιμοποιήστε ένα ειδικό καλώδιο θέρμανσης της απαιτούμενης ισχύος και μήκους (για εξωτερική εγκατάσταση, ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία).
• Επιλέξτε στοιχεία στερέωσης ανάλογα με το υλικό και το σχεδιασμό της οροφής και του συστήματος αποχέτευσης.
• Επιλέξτε τον απαραίτητο εξοπλισμό ελέγχου θέρμανσης.

Εγκατάσταση αντιπαγοποιητικών συστημάτων σε ταράτσες.

Κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης χωρητικότητας ενός συστήματος τήξης χιονιού και πάγου οροφής, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τον τύπο, τη δομή της οροφής και τις τοπικές καιρικές συνθήκες.

Συμβατικά, οι στέγες μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους:

1. «Ψυχρή στέγη». Μια οροφή με καλή μόνωση και χαμηλή απώλεια θερμότητας μέσω της επιφάνειάς της. Σε μια τέτοια στέγη, ο πάγος σχηματίζεται συνήθως μόνο όταν το χιόνι λιώνει στον ήλιο και η ελάχιστη θερμοκρασία τήξης δεν είναι χαμηλότερη από -5 ° C. Κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης ισχύος του συστήματος αντιπαγοποίησης για τέτοιες στέγες, η ελάχιστη ισχύς του καλωδίου θέρμανσης θα είναι επαρκής (250 - 350 W/m² για την οροφή και 30-40 W/m για τις υδρορροές).

2. «Ζεστή στέγη». Κακή μόνωση στέγης. Σε τέτοιες στέγες το χιόνι λιώνει όταν υπάρχει αρκετό χαμηλές θερμοκρασίεςαέρα, τότε το νερό ρέει προς τα κάτω στην ψυχρή άκρη και στις υδρορροές, όπου παγώνει. Ελάχιστη θερμοκρασίατήξη - όχι χαμηλότερη από -10 °C. Οι περισσότερες στέγες διοικητικών κτιρίων με σοφίτα ανήκουν σε αυτόν τον τύπο. Κατά τον υπολογισμό ενός συστήματος αντιπαγοποίησης για «θερμές στέγες», η ισχύς του καλωδίου θέρμανσης στην άκρη της οροφής και στις υδρορροές θα πρέπει να αυξηθεί. Αυτό θα διασφαλίσει ότι το σύστημα λειτουργεί αποτελεσματικά ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες (Εικ. 1).

3. «Ζεστή στέγη». Μια στέγη με κακή θερμομόνωση, στην οποία η σοφίτα χρησιμοποιείται συχνά για τεχνικούς σκοπούς ή ως χώρος διαβίωσης. Το χιόνι λιώνει σε τέτοιες στέγες ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες αέρα (κάτω από -10 °C). Για «θερμές στέγες», εκτός από τη χρήση καλωδίου θέρμανσης υψηλής ισχύος, συνιστάται η χρήση μετεωρολογικού σταθμού ή θερμοστάτη για μείωση του ενεργειακού κόστους.

Εάν το καλώδιο τοποθετηθεί σε στέγη με μαλακό κάλυμμα (για παράδειγμα, τσόχα οροφής), η μέγιστη ισχύς του καλωδίου θέρμανσης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 20 W/m.

Χώρος εγκατάστασης	"Ψυχρή στέγη"	"Ζεστή στέγη"	"Hot Roof"	Καλώδιο ρεύματος
Επιφάνεια στέγης, κοιλάδα	250 – 350 W/m²	300 – 400 W/m²		15 – 40 W/m
Αποχετεύσεις, πλαστικές υδρορροές
Αποχετεύσεις, μεταλλικές υδρορροές, διαμέτρου 20 cm και άνω	30 – 40 W/m	50 – 70 W/m
Αποχετεύσεις, ξύλινες υδρορροές	30 – 40 W/m

Τοποθέτηση συστήματος αντιπαγοποίησης σε υδρορροές και στόμια.

Κατά τον υπολογισμό του συστήματος κατά του πάγου, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη:

1. Διάμετρος αγωγού αποχέτευσης και υδρορροής. Όταν η διάμετρος του κατακόρυφου σωλήνα αποστράγγισης είναι μικρότερη από 10 cm, συνιστάται η τοποθέτηση μιας γραμμής καλωδίου θέρμανσης.
2. Το υλικό από το οποίο κατασκευάζεται η αποχέτευση. (Βλέπε πίνακα).

Στις περισσότερες περιπτώσεις, το καλώδιο θέρμανσης τοποθετείται σε δύο γραμμές: σε υδρορροές με ειδικές πλάκες, σε υδρορροές με κοτσίδα (ένα καλώδιο με ειδικούς συνδετήρες που ασφαλίζουν το καλώδιο). Οι συνδετήρες παρέχουν αξιόπιστη στερέωση και δεν επιτρέπουν τη διασταύρωση των γραμμών καλωδίων θέρμανσης.

Εάν υπάρχει πιθανότητα να φράξουν υδρορροές ή αποχετεύσεις με φύλλα, βελόνες κ.λπ. Συνιστάται η χρήση αυτορυθμιζόμενου καλωδίου θέρμανσης. Δεδομένου ότι ένα συμβατικό καλώδιο θέρμανσης με αντίσταση σε μέρη όπου είναι φραγμένο μπορεί να υπερθερμανθεί και τελικά να αποτύχει.

Οι κάθετοι σωλήνες αποχέτευσης είναι πιο ευαίσθητοι στο πάγωμα το χειμώνα. Σε σωλήνες μεγάλου μήκους (15 m ή περισσότερο), λόγω της μεταφοράς αέρα, το κάτω μέρος του σωλήνα μπορεί να υπερψυχθεί. Για την αποφυγή παγώματος, τοποθετούνται πρόσθετες γραμμές καλωδίων θέρμανσης (η ισχύς αυξάνεται) στο κάτω μέρος του σωλήνα σε μήκος 0,5 - 1 m (Εικ. 2).

Είναι απαραίτητο να εξαλειφθεί ο σχηματισμός παγετώνων και πάγου στην άκρη της οροφής και να αποφευχθεί το πάγωμα του συστήματος αποχέτευσης.Το μήκος της άκρης της οροφής είναι 10 m· η θερμομόνωση δεν εξαλείφει εντελώς την απώλεια θερμότητας (θερμή στέγη). Το μήκος της υδρορροής είναι 10 m, οι δύο αποχετεύσεις έχουν μήκος 6 m. Η υδρορροή και η αποχέτευση είναι από πλαστικό, η διάμετρος των αποχετεύσεων είναι 10 cm, το πλάτος της υδρορροής είναι 20 cm.

Λύση:

Σε αυτή την περίπτωση, η βέλτιστη επιλογή είναι αυτή με ξεχωριστή θέρμανση της άκρης της οροφής (Εικ. 3) και του συστήματος αποχέτευσης.

Εικ.3

Υπολογισμός συστήματος θέρμανσης για στέγη:

1. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα, προσδιορίζουμε την ισχύ που απαιτείται για τη θέρμανση της άκρης μιας "θερμής στέγης" ανά 1 τετραγωνικό μέτρο – 300 – 400 W.
2. Καθορίζουμε τη συνολική επιφάνεια θέρμανσης ( μικρό): (η θέρμανση πρέπει να πραγματοποιείται σε όλο το μήκος της οροφής (10 m), ανάλογα με την κλίση της οροφής, προσδιορίζουμε το πλάτος της περιοχής θέρμανσης, στην περίπτωσή μας - 50 cm). μικρό = 10m × 0,5m = 5 m²
3. Επιλέγουμε ένα καλώδιο θέρμανσης του οποίου η ισχύς και το μήκος θα πληρούν τις απαιτήσεις που καθορίζονται παραπάνω. Η ελάχιστη ισχύς καλωδίου θα είναι:

5 m² × 300 W = 1500 W

Επιλογή 1. Καλώδιο θέρμανσης Nexans TXLP/1, 28W/m, 1800W, 64,2m.

Σε αυτήν την περίπτωση, η ισχύς (W) ανά 1 m² θα είναι:

όπου Wtot. – συνολική ισχύς του καλωδίου θέρμανσης, S – αριθμός θερμαινόμενων τετραγωνικών μέτρων.

(αυτή η τιμή ικανοποιεί τις προϋποθέσεις του πίνακα)

Το βήμα τοποθέτησης καλωδίου (Ν) θα είναι:

Οπουμικρό– χώρο θέρμανσης,μεγάλο- μήκος καλωδίου.

(Για ευκολία εγκατάστασης, μπορείτε να τοποθετήσετε το καλώδιο θέρμανσης σε βήματα των 8 cm και να εγκαταστήσετε το μικρό υπόλοιπο του καλωδίου στην ελεύθερη περιοχή της οροφής.)

Επιλογή 2: Καλώδιο θέρμανσης Hemstedt DAS 55 (1650 W, 55 m). Χρησιμοποιώντας τους τύπους που αναφέρονται παραπάνω, προσδιορίζουμε τις Απαραίτητες παραμέτρους.

(Ισχύς ανά 1 m² = 330 W, βήμα τοποθέτησης = 9 cm)

Επιλογή 3: Καλώδιο θέρμανσης Exxon Elite 2-23, 1630 W, 70 m

(Ισχύς ανά 1 m² = 326 W, βήμα τοποθέτησης = 7 cm)

Σημείωση Επιπλέον, είναι δυνατή η χρήση αυτορυθμιζόμενων καλωδίων και καλωδίων με αντίσταση αποκοπής.

Υπολογισμός του συστήματος θέρμανσης για υδρορροές:

1. Χρησιμοποιώντας τον πίνακα, προσδιορίζουμε την απαιτούμενη ισχύ για την αποστράγγιση:

W= 40 – 50 W/m

1. Καθορίζουμε το απαιτούμενο μήκος του καλωδίου θέρμανσης με βάση τις συνθήκες που αναφέρονται παραπάνω.

Δεδομένου ότι η διάμετρος της αποχέτευσης είναι 10 cm, το καλώδιο θέρμανσης πρέπει να εγκατασταθεί σε έναν πυρήνα μεγάλο V. = 6 + 6 = 12 m

Για υδρορροή πλάτους 20 εκ. επιλέγουμε το καλώδιο ώστε να τοποθετηθεί σε δύο πυρήνες.

μεγάλοκαι. = 10 × 2 = 20 m.

Επιλογή 1: Αυτορυθμιζόμενο καλώδιο θέρμανσης.

Για κάθε αποχέτευση χρησιμοποιούμε 6 μέτρα καλώδιο ισχύος 40 W/m, και στην υδρορροή 20 m καλώδιο ισχύος 20 W/m, στερεωμένο με πλάκες στερέωσης κάθε 40 cm.

Επιλογή 2: Καλώδιο θέρμανσης Hemstedt Das 20 (για τοποθέτηση σε τάφρο με δύο πυρήνες) και 6 m το καθένα αυτορυθμιζόμενο καλώδιο 40 W/m (για εγκατάσταση σε κάθε αποχέτευση.)

Εργο: Είναι απαραίτητο να αποφευχθεί το πάγωμα του λιωμένου νερού στην αποχέτευση.(Το μήκος της αποχέτευσης είναι 15 m, το υλικό είναι μέταλλο, η διάμετρος είναι 20 cm, το νερό αποστραγγίζεται από την "κρύα στέγη")

Εκτός από τη θέρμανση του κατακόρυφου σωλήνα, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η θέρμανση της οριζόντιας αποστράγγισης(Εικ. 4), στο οποίο το λιώσιμο και το νερό της βροχής ρέει από την αποχέτευση και από την τοποθεσία με πλακόστρωτες πλάκες, στο οποίο βρίσκεται. Το μήκος της αποχέτευσης είναι 6,5 m, πλάτος 15 cm.

Λύση:

1. Με βάση τις παραμέτρους που καθορίζονται στη συνθήκη, χρησιμοποιώντας τον πίνακα προσδιορίζουμε την απαιτούμενη ισχύ ανά 1 m.p. W = 30 – 40 W/m.
2. Προσδιορίστε το μήκος του καλωδίου θέρμανσης. (Για τη διάμετρο του συστήματος αποστράγγισης και αποχέτευσης που καθορίζεται στην κατάσταση, είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε το καλώδιο θέρμανσης σε 2 γραμμές) L = (15 + 6,5) ×2 = 43 μέτρα.
3. Επιλέξτε ένα καλώδιο θέρμανσης κατάλληλου μήκους και ισχύος.

Επιλογή 1: Nexans TXLP/1 1280 W, 45,7 m. Το καλώδιο τοποθετείται σε δύο γραμμές χρησιμοποιώντας μια πλεξίδα και συνδέεται σε ένα βολικό μέρος (σε θερμοστάτη ή σε μετεωρολογικό σταθμό). Το υπόλοιπο καλώδιο (2,7 μέτρα) μπορεί να τοποθετηθεί στο λαιμό αποστράγγισης ή το τμήμα θέρμανσης μπορεί να επεκταθεί στο τέλος του συστήματος αποχέτευσης.

Επιλογή 2: Exxon-Elite 23, 995 W, 43,6 m.

Επιλογή 3: Nexans Defrost Snow TXLP/2R 1270W, 45,4 m.

Επιλογή 4: Αυτορυθμιζόμενα ή κομμένα καλώδια θέρμανσης με αντίσταση.

Σε περιοχές με δύσκολα κλιματικές συνθήκεςΚατά την κατασκευή τεχνικών κατασκευών, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη ορισμένα κριτήρια που είναι υπεύθυνα για την αξιοπιστία και την ασφάλεια των κατασκευαστικών έργων. Αυτά τα κριτήρια, ειδικότερα, πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους ατμοσφαιρικούς και κλιματικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την κατάσταση των κατασκευών και τη διαδικασία λειτουργίας των κατασκευών. Ένας από αυτούς τους παράγοντες είναι το ατμοσφαιρικό πάγο.

Το πάγο είναι η διαδικασία σχηματισμού, εναπόθεσης και ανάπτυξης πάγου στις επιφάνειες διαφόρων αντικειμένων. Το πάγωμα μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα της κατάψυξης υπερψυκτών σταγόνων ή υγρού χιονιού, καθώς και μέσω της άμεσης κρυστάλλωσης των υδρατμών που περιέχονται στον αέρα. Ο κίνδυνος αυτού του φαινομένου για τα κατασκευαστικά έργα έγκειται στο γεγονός ότι η συσσώρευση πάγου που σχηματίζεται στις επιφάνειές του οδηγεί σε αλλαγές στα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των κατασκευών (βάρος, αεροδυναμικά χαρακτηριστικά, συντελεστής ασφάλειας κ.λπ.), γεγονός που επηρεάζει την αντοχή και την ασφάλεια των μηχανολογικές κατασκευές.

Ιδιαίτερη προσοχή στο θέμα του παγώματος πρέπει να δοθεί κατά το σχεδιασμό και την κατασκευή γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (PTL) και γραμμών επικοινωνίας. Το πάγωμα των καλωδίων ηλεκτρικού δικτύου διακόπτει την κανονική λειτουργία τους και συχνά οδηγεί σε σοβαρά ατυχήματα και καταστροφές (Εικ. 1).

Εικ.1. Συνέπειες παγοποίησης ηλεκτρικών γραμμών

Ας σημειώσουμε ότι τα προβλήματα παγοποίησης των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι γνωστά εδώ και πολύ καιρό και υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αντιμετώπισης της ανάπτυξης πάγου. Τέτοιες μέθοδοι περιλαμβάνουν επίστρωση με ειδικές ενώσεις κατά του πάγου, τήξη λόγω θέρμανσης ηλεκτροπληξία, μηχανική αφαίρεση πάγου, επικάλυψη, προληπτική θέρμανση συρμάτων. Αλλά δεν είναι όλες αυτές οι μέθοδοι πάντα αποτελεσματικές και συνοδεύονται από υψηλό κόστος και απώλειες ενέργειας.

Να ορίσουμε και να αναπτύξουμε περισσότερα αποτελεσματικούς τρόπουςη μάχη απαιτεί γνώση της φυσικής της διαδικασίας παγοποίησης. Επί πρώιμα στάδιαΚατά την ανάπτυξη μιας νέας εγκατάστασης, είναι απαραίτητο να μελετηθούν και να αναλυθούν οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία, η φύση και η ένταση της εναπόθεσης πάγου, η μεταφορά θερμότητας της επιφάνειας πάγου και ο εντοπισμός δυνητικά αδύναμων και πιο ευαίσθητων σε παγοποίηση περιοχών στη δομή. της εγκατάστασης. Ως εκ τούτου, η δυνατότητα προσομοίωσης της διαδικασίας παγοποίησης κατά τη διάρκεια διαφορετικές συνθήκεςκαι αξιολογήστε πιθανές συνέπειεςΑυτό το φαινόμενο είναι ένα επείγον καθήκον τόσο για τη Ρωσία όσο και για την παγκόσμια κοινότητα.

Ο ρόλος των πειραματικών μελετών και της αριθμητικής μοντελοποίησης σε προβλήματα παγοποίησης

Η μοντελοποίηση του παγώματος των ηλεκτρικών γραμμών είναι μια εργασία μεγάλης κλίμακας, κατά την επίλυσή της σε μια πλήρη διατύπωση, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη πολλά παγκόσμια και τοπικά χαρακτηριστικά του αντικειμένου και περιβάλλον. Τέτοια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν: το μήκος της υπό εξέταση περιοχής, την τοπογραφία της γύρω περιοχής, τα προφίλ ταχύτητας ροής αέρα, τις τιμές υγρασίας και θερμοκρασίας ανάλογα με την απόσταση πάνω από την επιφάνεια της γης, θερμική αγωγιμότητα των καλωδίων, θερμοκρασίες μεμονωμένων επιφανειών κ.λπ. .

Η δημιουργία ενός πλήρους μαθηματικού μοντέλου ικανού να περιγράφει τις διαδικασίες παγοποίησης και την αεροδυναμική ενός παγωμένου σώματος είναι ένα σημαντικό και εξαιρετικά περίπλοκο έργο μηχανικής. Σήμερα, πολλά από τα υπάρχοντα μαθηματικά μοντέλαβασίζεται σε απλοποιημένες μεθόδους, όπου ορισμένοι περιορισμοί εισάγονται σκόπιμα ή ορισμένες από τις παραμέτρους που επηρεάζουν δεν λαμβάνονται υπόψη. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η βάση τέτοιων μοντέλων είναι στατιστικά και πειραματικά δεδομένα (συμπεριλαμβανομένων των προτύπων SNIP) που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια εργαστηριακών μελετών και μακροπρόθεσμων παρατηρήσεων πεδίου.

Η δημιουργία και η διεξαγωγή πολυάριθμων και πολυμεταβλητών πειραματικών μελετών της διαδικασίας παγοποίησης απαιτεί σημαντικό οικονομικό και χρονικό κόστος. Επιπλέον, σε ορισμένες περιπτώσεις απλά δεν είναι δυνατό να ληφθούν πειραματικά δεδομένα σχετικά με τη συμπεριφορά ενός αντικειμένου, για παράδειγμα υπό ακραίες συνθήκες. Επομένως, υπάρχει μια αυξανόμενη τάση να συμπληρώνονται φυσικά πειράματα με αριθμητική μοντελοποίηση.

Η ανάλυση διαφόρων κλιματικών φαινομένων με χρήση σύγχρονων μεθόδων ανάλυσης μηχανικής κατέστη δυνατή τόσο με την ανάπτυξη των ίδιων των αριθμητικών μεθόδων όσο και με την ταχεία ανάπτυξη των τεχνολογιών HPC (High Performance Computing Technology), οι οποίες συνειδητοποιούν την ικανότητα επίλυσης νέων μοντέλων και προβλημάτων μεγάλης κλίμακας. σε επαρκές χρονικό πλαίσιο. Η μηχανική ανάλυση που πραγματοποιείται με τη χρήση προσομοίωσης υπερυπολογιστή εξασφαλίζει την πιο ακριβή λύση. Η αριθμητική μοντελοποίηση σάς επιτρέπει να λύσετε το πρόβλημα στο σύνολό του, να πραγματοποιήσετε εικονικά πειράματα με ποικίλες διάφορες παραμέτρους, να μελετήσετε την επίδραση πολλών παραγόντων στη διαδικασία υπό μελέτη, να προσομοιώσετε τη συμπεριφορά ενός αντικειμένου υπό ακραία φορτία κ.λπ.

Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα υψηλής απόδοσης, με τη σωστή χρήση εργαλείων μηχανικής ανάλυσης, καθιστούν δυνατή την απόκτηση λύσης σε επαρκές χρονικό πλαίσιο και την παρακολούθηση της προόδου επίλυσης του προβλήματος σε πραγματικό χρόνο. Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος διεξαγωγής πολυμεταβλητών πειραμάτων λαμβάνοντας υπόψη τις πολυκριτηριακές συνθέσεις. Ένα φυσικό πείραμα, σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο στα τελικά στάδια έρευνας και ανάπτυξης, ως επαλήθευση μιας αριθμητικά ληφθείσας λύσης και επιβεβαίωση μεμονωμένων υποθέσεων.

Υπολογιστική μοντελοποίηση της διαδικασίας παγοποίησης

Μια προσέγγιση δύο σταδίων χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση της διαδικασίας παγοποίησης. Αρχικά υπολογίζονται οι παράμετροι ροής της φάσης φορέα (ταχύτητα, πίεση, θερμοκρασία). Μετά από αυτό, η διαδικασία παγοποίησης υπολογίζεται απευθείας: μοντελοποίηση της εναπόθεσης σταγονιδίων υγρού στην επιφάνεια, υπολογισμός του πάχους και του σχήματος του στρώματος πάγου. Καθώς το πάχος του στρώματος πάγου αυξάνεται, το σχήμα και το μέγεθος του εξορθολογισμένου σώματος αλλάζει και οι παράμετροι ροής υπολογίζονται εκ νέου χρησιμοποιώντας τη νέα γεωμετρία του βελτιωμένου σώματος.

Ο υπολογισμός των παραμέτρων ροής του μέσου εργασίας γίνεται μέσω της αριθμητικής λύσης ενός συστήματος μη γραμμικής διαφορικές εξισώσεις, περιγράφοντας τους βασικούς νόμους διατήρησης. Ένα τέτοιο σύστημα περιλαμβάνει την εξίσωση συνέχειας, την εξίσωση της ορμής (Navier-Stokes) και την ενέργεια. Το πακέτο χρησιμοποιεί εξισώσεις Navier-Stokes (RANS) με μέσο όρο του Reynolds και τη μέθοδο LES με μεγάλο στροβιλισμό για να περιγράψει τυρβώδεις ροές. Ο συντελεστής μπροστά από τον όρο διάχυσης στην εξίσωση ορμής βρίσκεται ως το άθροισμα του μοριακού και τυρβώδους ιξώδους. Για τον υπολογισμό του τελευταίου, σε αυτή την εργασία, χρησιμοποιούμε το μοντέλο διαφορικών αναταράξεων μιας παραμέτρου Spallart-Allmaras, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε προβλήματα εξωτερικής ροής.

Η μοντελοποίηση της διαδικασίας παγοποίησης πραγματοποιείται με βάση δύο ενσωματωμένα μοντέλα. Το πρώτο από αυτά είναι το μοντέλο τήξης και στερεοποίησης. Δεν περιγράφει ρητά την εξέλιξη της διεπαφής υγρού-πάγου. Αντίθετα, το σκεύασμα ενθαλπίας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του τμήματος του υγρού στο οποίο σχηματίζεται η στερεά φάση (πάγος). Σε αυτή την περίπτωση, η ροή πρέπει να περιγράφεται με ένα μοντέλο ροής δύο φάσεων.

Το δεύτερο μοντέλο που επιτρέπει σε κάποιον να προβλέψει το σχηματισμό πάγου είναι το μοντέλο λεπτής μεμβράνης, το οποίο περιγράφει τη διαδικασία εναπόθεσης σταγονιδίων στα τοιχώματα ενός απλοποιημένου σώματος, επιτρέποντας έτσι να αποκτήσει μια επιφάνεια διαβροχής. Σύμφωνα με αυτή την προσέγγιση, ένα σύνολο υγρών σωματιδίων Lagrangian που έχουν μάζα, θερμοκρασία και ταχύτητα περιλαμβάνεται στην εξέταση. Αλληλεπιδρώντας με τον τοίχο, τα σωματίδια, ανάλογα με την ισορροπία των ροών θερμότητας, μπορούν είτε να αυξήσουν το στρώμα πάγου είτε να το μειώσουν. Με άλλα λόγια, μοντελοποιείται τόσο η επιφανειακή παγοποίηση όσο και η τήξη του στρώματος πάγου.

Ως παράδειγμα που επεξηγεί τις δυνατότητες της συσκευασίας για τη μοντελοποίηση του παγώματος σωμάτων, εξετάστηκε το πρόβλημα μιας ροής αέρα που ρέει γύρω από έναν κύλινδρο με ταχύτητα U = 5 m/s και θερμοκρασία T = -15 0C. Η διάμετρος του κυλίνδρου είναι 19,5 mm. Για να διαιρεθεί η υπολογιστική περιοχή σε όγκους ελέγχου, χρησιμοποιήθηκε ένας πολυεδρικός τύπος κυψελών, με ένα πρισματικό στρώμα κοντά στην επιφάνεια του κυλίνδρου. Σε αυτή την περίπτωση, για καλύτερη ανάλυση της μετάβασης μετά τον κύλινδρο, χρησιμοποιήθηκε τοπική βελτίωση του πλέγματος. Το πρόβλημα λύθηκε σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, χρησιμοποιώντας ένα μονοφασικό μοντέλο ρευστού, υπολογίστηκαν τα πεδία ταχυτήτων, πιέσεων και θερμοκρασιών για τον «ξηρό» αέρα. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται είναι σε ποιοτική συμφωνία με πολυάριθμες πειραματικές και αριθμητικές μελέτες για μονοφασική ροή γύρω από έναν κύλινδρο.

Στο δεύτερο στάδιο, σωματίδια Lagrangian εγχύθηκαν στη ροή, προσομοιώνοντας την παρουσία λεπτών σταγονιδίων νερού στη ροή του αέρα, οι τροχιές των οποίων, καθώς και το πεδίο απόλυτης ταχύτητας αέρα, παρουσιάζονται στο Σχ. 2. Η κατανομή του πάχους του πάγου στην επιφάνεια του κυλίνδρου για διαφορετικούς χρόνους φαίνεται στο Σχ. 3. Το μέγιστο πάχος του στρώματος πάγου παρατηρείται κοντά στο σημείο στασιμότητας της ροής.

Εικ.2. Τροχιές πτώσης και βαθμωτό πεδίο απόλυτης ταχύτητας αέρα

Εικ.3. Πάχος στρώματος πάγου σε διαφορετικούς χρόνους

Ο χρόνος που δαπανήθηκε για τον υπολογισμό ενός δισδιάστατου προβλήματος (φυσικός χρόνος t=3600s) ήταν 2800 ώρες πυρήνα, χρησιμοποιώντας 16 πυρήνες υπολογιστών. Ο ίδιος αριθμός ωρών πυρήνα χρειάζεται για να υπολογιστεί μόνο t=600 s στην τρισδιάστατη περίπτωση. Αναλύοντας τον χρόνο που δαπανάται για τον υπολογισμό των δοκιμαστικών μοντέλων, μπορούμε να πούμε ότι για υπολογισμούς στην πλήρη διατύπωση, όπου ο υπολογιστικός τομέας θα αποτελείται ήδη από αρκετές δεκάδες εκατομμύρια κελιά, όπου θα είναι μεγαλύτερος αριθμός σωματιδίων και η σύνθετη γεωμετρία του αντικειμένου Λαμβάνοντας υπόψη, θα απαιτηθεί σημαντική αύξηση της απαιτούμενης υπολογιστικής ισχύος υλικού. Από αυτή την άποψη, για να πραγματοποιηθεί πλήρης μοντελοποίηση προβλημάτων τρισδιάστατου παγώματος σωμάτων, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν σύγχρονες τεχνολογίες HPC.

Μέθοδος πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγοποίησης αεροσκάφους

Γενικές πληροφορίες

Σύμφωνα με το Σχέδιο Δοκιμών για το 2009, το Κρατικό Ίδρυμα «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας» διεξήγαγε επιχειρησιακές δοκιμές μιας μεθόδου πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκαφών χρησιμοποιώντας τα μοντέλα PLAV και NCEP την περίοδο από 1 Απριλίου έως 31 Δεκεμβρίου 2009. Η μέθοδος είναι αναπόσπαστο μέροςτεχνολογίες υπολογισμού χαρτών σημαντικού καιρού σε μεσαία επίπεδα (SWM) για την αεροπορία. Η τεχνολογία αναπτύχθηκε στο Τμήμα Μετεωρολογίας Αεροπορίας (ΟΑΜ) το 2008 στο πλαίσιο του ερευνητικού θέματος 1.4.1 για εφαρμογή στο Εργαστήριο Πρόβλεψης Περιοχής. Η μέθοδος είναι επίσης εφαρμόσιμη για την πρόβλεψη παγοποίησης σε χαμηλότερα επίπεδα της ατμόσφαιρας. Για το 2010 έχει προγραμματιστεί η ανάπτυξη τεχνολογίας για τον υπολογισμό του προγνωστικού χάρτη Σημαντικού Καιρού στα Χαμηλά Επίπεδα (SWL).

Το πάγο του αεροσκάφους μπορεί να συμβεί υπό την απαραίτητη προϋπόθεση της παρουσίας υπερψυκτών σταγονιδίων σύννεφων στην απαιτούμενη ποσότητα. Αυτή η προϋπόθεση δεν είναι επαρκής. Ευαισθησία διάφοροι τύποιτα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα δεν είναι το ίδιο. Εξαρτάται τόσο από τα χαρακτηριστικά του νέφους όσο και από την ταχύτητα πτήσης και τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του αεροσκάφους. Ως εκ τούτου, μόνο «πιθανό» γλάσο προβλέπεται σε στρώματα όπου πληρούνται οι απαραίτητες προϋποθέσεις. Μια τέτοια πρόβλεψη θα πρέπει ιδανικά να αποτελείται από μια πρόβλεψη της παρουσίας νεφών, της περιεκτικότητάς τους σε νερό, της θερμοκρασίας, καθώς και της κατάστασης φάσης των στοιχείων σύννεφων.

Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης υπολογιστικών μεθόδων για την πρόβλεψη παγοποίησης, οι αλγόριθμοί τους βασίστηκαν σε προβλέψεις θερμοκρασίας και σημείου δρόσου, προβλέψεις συνοπτικού νέφους και στατιστικά δεδομένα για τη μικροφυσική του νέφους και τη συχνότητα παγοποίησης αεροσκαφών. Η πείρα έδειξε ότι μια τέτοια πρόβλεψη ήταν αναποτελεσματική εκείνη την εποχή.

Ωστόσο, ακόμη και στη συνέχεια, μέχρι τώρα, ακόμη και τα καλύτερα παγκόσμιας κλάσης αριθμητικά μοντέλα δεν παρείχαν αξιόπιστη πρόβλεψη για την παρουσία νεφών, την περιεκτικότητα σε νερό και τη φάση τους. Ως εκ τούτου, η πρόβλεψη παγοποίησης στα παγκόσμια κέντρα (για την κατασκευή χαρτών OC· δεν μας απασχολεί εδώ η εξαιρετικά βραχυπρόθεσμη πρόβλεψη και η σημερινή εκπομπή, η κατάσταση της οποίας χαρακτηρίζεται) εξακολουθεί να βασίζεται επί του παρόντος στην πρόβλεψη της θερμοκρασίας του αέρα και υγρασία, καθώς και, ει δυνατόν, τα απλούστερα χαρακτηριστικά σύννεφων (επίπεδη, συναγωγή). Η επιτυχία μιας τέτοιας πρόβλεψης, ωστόσο, αποδεικνύεται πρακτικά σημαντική, καθώς η ακρίβεια του προ-υπολογισμού της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα έχει αυξηθεί πολύ σε σύγκριση με την κατάσταση που αντιστοιχεί στον χρόνο γραφής.

Παρουσιάζονται οι βασικοί αλγόριθμοι των σύγχρονων μεθόδων πρόβλεψης παγοποίησης. Για τον σκοπό της κατασκευής χαρτών SWM και SWL, επιλέξαμε αυτούς που ισχύουν για τις συνθήκες μας, δηλαδή με βάση μόνο τα προϊόντα εξόδου των αριθμητικών μοντέλων. Οι αλγόριθμοι για τον υπολογισμό του «δυναμικού παγώματος» που συνδυάζουν μοντέλο και πραγματικά δεδομένα στη λειτουργία τώρα μετάδοσης δεν ισχύουν σε αυτό το πλαίσιο.

Ανάπτυξη μεθόδου πρόβλεψης

Λήφθηκαν τα δείγματα δεδομένων για το πάγο αεροσκαφών που χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της συγκριτικής επιτυχίας των αλγορίθμων που αναφέρονται, καθώς και των προηγουμένως γνωστών (συμπεριλαμβανομένου του γνωστού τύπου Godske):
1) δεδομένα από το σύστημα TAMDAR που είναι εγκατεστημένο σε αεροσκάφη που πετούν πάνω από τις Ηνωμένες Πολιτείες στα χαμηλότερα 20 χιλιάδες πόδια,
2) βάση δεδομένων των αεροσκαφών που ηχούν πάνω από το έδαφος της ΕΣΣΔ τη δεκαετία του '60. εικοστός αιώνας, δημιουργήθηκε το 2007 στον ΟΑΜ στα πλαίσια του θέματος 1.1.1.2.

Σε αντίθεση με το σύστημα AMDAR, το σύστημα TAMDAR περιλαμβάνει αισθητήρες πάγου και σημείου δρόσου. Τα δεδομένα TAMDAR συλλέχθηκαν για την περίοδο από τον Αύγουστο έως τον Οκτώβριο 2005, όλο το 2006 και τον Ιανουάριο του 2007 από τον ιστότοπο http:\\amdar.noaa.gov. Από τον Φεβρουάριο του 2007, η πρόσβαση στα δεδομένα έχει κλείσει σε όλους τους χρήστες εκτός από τους κυβερνητικούς οργανισμούς των ΗΠΑ. Τα δεδομένα συλλέχθηκαν από το προσωπικό του ΟΑΜ και παρουσιάστηκαν σε μια βάση δεδομένων κατάλληλη για επεξεργασία μέσω υπολογιστή επιλέγοντας χειροκίνητα τις ακόλουθες πληροφορίες από τον ιστότοπο που αναφέραμε παραπάνω: ώρα, γεωγραφικές συντεταγμένες, υψόμετρο GPS, θερμοκρασία και υγρασία αέρα, πίεση, άνεμος, πάγος και αναταράξεις.

Ας σταθούμε εν συντομία στα χαρακτηριστικά του συστήματος TAMDAR, συμβατό με διεθνές σύστημα AMDAR και λειτουργεί επιχειρησιακά σε αεροσκάφη πολιτικής αεροπορίας των ΗΠΑ από τον Δεκέμβριο του 2004. Το σύστημα αναπτύχθηκε σύμφωνα με τις απαιτήσεις του WMO, καθώς και των NASA και NOAA των ΗΠΑ. Οι μετρήσεις των αισθητήρων γίνονται σε καθορισμένα διαστήματα πίεσης (10 hPa) σε λειτουργίες ανάβασης και καθόδου και σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα (1 λεπτό) σε λειτουργία οριζόντιας πτήσης. Το σύστημα περιλαμβάνει έναν αισθητήρα πολλαπλών λειτουργιών τοποθετημένο στο μπροστινό άκρο της πτέρυγας του αεροσκάφους και έναν μικροεπεξεργαστή που επεξεργάζεται τα σήματα και τα μεταδίδει σε ένα σημείο επεξεργασίας και διανομής δεδομένων που βρίσκεται στο έδαφος (σύστημα AirDat). Αναπόσπαστο μέρος είναι και το δορυφορικό σύστημα GPS, το οποίο λειτουργεί σε πραγματικό χρόνο και παρέχει χωρική αναφορά δεδομένων.

Έχοντας κατά νου την περαιτέρω ανάλυση των δεδομένων TAMDAR μαζί με τα δεδομένα ΟΑ και αριθμητικών προβλέψεων, περιοριστήκαμε στην καταγραφή δεδομένων μόνο κοντά σε ± 1 ώρα από τις 00 και 12 UTC. Η συστοιχία δεδομένων που συλλέγεται με αυτόν τον τρόπο περιλαμβάνει 718.417 μεμονωμένες αναγνώσεις (490 ημερομηνίες), συμπεριλαμβανομένων 18.633 αναγνώσεων με παρουσία γλάσου. Σχεδόν όλα αναφέρονται στην περίοδο 12 UTC. Τα δεδομένα ομαδοποιήθηκαν σύμφωνα με τετράγωνα ενός πλέγματος γεωγραφικού μήκους διαστάσεων 1,25x1,25 μοιρών και κατά ύψος κοντά σε τυπικές ισοβαρικές επιφάνειες 925, 850, 700 και 500 hPa. Οι γειτονιές θεωρήθηκαν στρώματα 300 – 3000, 3000 – 7000, 7000 – 14000 και 14000 – 21000 στ., αντίστοιχα. Το δείγμα περιέχει 86185, 168565, 231393, 232274 δείγματα (θήκες) κοντά στα 500, 700, 850 και 925 hPa, αντίστοιχα.

Για την ανάλυση των δεδομένων παγοποίησης TAMDAR, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα χαρακτηριστικά. Ο αισθητήρας πάγου ανιχνεύει την παρουσία πάγου σε ένα στρώμα τουλάχιστον 0,5 mm. Από τη στιγμή που εμφανίζεται ο πάγος έως ότου εξαφανιστεί τελείως (δηλαδή κατά τη διάρκεια ολόκληρης της περιόδου παγοποίησης), οι αισθητήρες θερμοκρασίας και υγρασίας δεν λειτουργούν. Η δυναμική των ιζημάτων (ρυθμός ανάπτυξης) δεν αντικατοπτρίζεται σε αυτά τα δεδομένα. Έτσι, όχι μόνο δεν υπάρχουν δεδομένα για την ένταση του παγώματος, αλλά δεν υπάρχουν και δεδομένα για τη θερμοκρασία και την υγρασία κατά την περίοδο παγοποίησης, γεγονός που προκαθορίζει την ανάγκη ανάλυσης δεδομένων TAMDAR σε συνδυασμό με ανεξάρτητα δεδομένα για αυτές τις ποσότητες. Ως εκ τούτου, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα ΟΑ από τη βάση δεδομένων του Κρατικού Ιδρύματος «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας» σχετικά με τη θερμοκρασία του αέρα και τη σχετική υγρασία. Το δείγμα που περιλαμβάνει δεδομένα πρόβλεψης TAMDAR (πάγος) και δεδομένα πρόβλεψης ΟΑ (θερμοκρασία και σχετική υγρασία) θα αναφέρεται σε αυτήν την αναφορά ως δείγμα TAMDAR-OA.

Το δείγμα δεδομένων ηχογράφησης αεροσκαφών (SZ) στην επικράτεια της ΕΣΣΔ περιελάμβανε όλες τις μετρήσεις που περιείχαν πληροφορίες σχετικά με την παρουσία ή την απουσία παγοποίησης, καθώς και τη θερμοκρασία και την υγρασία του αέρα, ανεξάρτητα από την παρουσία νεφών. Δεδομένου ότι δεν διαθέτουμε δεδομένα εκ νέου ανάλυσης για την περίοδο 1961-1965, δεν υπήρχε λόγος να περιοριστούμε στην περιοχή των 00 και 12 UTC ή στην περιοχή των τυπικών ισοβαρών επιφανειών. Τα δεδομένα ηχογράφησης του αεροσκάφους χρησιμοποιήθηκαν έτσι απευθείας ως επιτόπιες μετρήσεις. Το δείγμα δεδομένων SZ περιελάμβανε περισσότερα από 53 χιλιάδες δείγματα.

Ως προγνωστικοί παράγοντες από τα αριθμητικά δεδομένα πρόβλεψης, χρησιμοποιήθηκαν τα πεδία πρόβλεψης του γεωδυναμικού, της θερμοκρασίας αέρα (T) και της σχετικής υγρασίας (RH) με χρόνο παράδοσης 24 ωρών των παγκόσμιων μοντέλων: ημι-Lagrangian (σε σημεία πλέγματος 1,25x1,25 °) και το μοντέλο NCEP (σε σημεία πλέγματος 1x1° ) για τις περιόδους συλλογής πληροφοριών και σύγκρισης μοντέλων τον Απρίλιο, τον Ιούλιο και τον Οκτώβριο 2008 (από την 1η έως τις 10 του μήνα).

Αποτελέσματα μεθοδολογικής και επιστημονικής σημασίας

1 . Η θερμοκρασία και η υγρασία του αέρα (σχετική υγρασία ή θερμοκρασία σημείου δρόσου) είναι σημαντικοί παράγοντες πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκάφους, υπό την προϋπόθεση ότι αυτοί οι προγνωστικοί δείκτες μετρώνται in situ (Εικ. 1). Όλοι οι δοκιμασμένοι αλγόριθμοι, συμπεριλαμβανομένου του τύπου Godske, σε ένα δείγμα δεδομένων ηχογράφησης αεροσκαφών έδειξαν αρκετά πρακτικά σημαντική επιτυχία στον διαχωρισμό των περιπτώσεων παρουσίας και απουσίας παγοποίησης. Ωστόσο, στην περίπτωση των δεδομένων παγοποίησης TAMDAR που συμπληρώνονται από αντικειμενική ανάλυση θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας, η επιτυχία διαχωρισμού μειώνεται, ιδιαίτερα στα επίπεδα 500 και 700 hPa (Εικ. 2-5), λόγω του γεγονότος ότι οι προγνωστικές τιμές είναι κατά μέσο όρο στο διάστημα (μέσα στα τετράγωνα πλέγματα 1,25x1,25°) και μπορεί να απέχει κάθετα και χρονικά από τη στιγμή της παρατήρησης κατά 1 km και 1 ώρα, αντίστοιχα. Επιπλέον, η ακρίβεια της αντικειμενικής ανάλυσης της σχετικής υγρασίας μειώνεται σημαντικά με το υψόμετρο.

2 . Παρόλο που ο πάγος του αεροσκάφους μπορεί να παρατηρηθεί σε μεγάλο εύρος αρνητικών θερμοκρασιών, η πιθανότητα του είναι μέγιστη σε σχετικά στενά εύρη θερμοκρασίας και σχετικής υγρασίας (-5...-10°C και > 85%, αντίστοιχα). Εκτός αυτών των διαστημάτων, η πιθανότητα παγοποίησης μειώνεται γρήγορα. Ταυτόχρονα, η εξάρτηση από τη σχετική υγρασία φαίνεται να είναι ισχυρότερη: συγκεκριμένα, σε RH > 70%, παρατηρήθηκε το 90,6% όλων των περιπτώσεων παγοποίησης. Αυτά τα συμπεράσματα βασίζονται σε δείγμα δεδομένων βυθομέτρησης αεροσκαφών. βρίσκουν πλήρη ποιοτική επιβεβαίωση χρησιμοποιώντας δεδομένα TAMDAR-OA. Το γεγονός της καλής συμφωνίας μεταξύ των αποτελεσμάτων της ανάλυσης δύο δειγμάτων δεδομένων που ελήφθησαν με διαφορετικές μεθόδους σε πολύ διαφορετικές γεωγραφικές συνθήκες και σε διαφορετικές χρονικές περιόδους δείχνει την αντιπροσωπευτικότητα και των δύο δειγμάτων που χρησιμοποιούνται για τον χαρακτηρισμό των φυσικών συνθηκών παγοποίησης αεροσκαφών.

3 . Με βάση τα αποτελέσματα δοκιμών διαφόρων αλγορίθμων για τον υπολογισμό των ζωνών παγοποίησης και λαμβάνοντας υπόψη τα διαθέσιμα δεδομένα σχετικά με την εξάρτηση της έντασης παγοποίησης από τη θερμοκρασία του αέρα, ο πιο αξιόπιστος αλγόριθμος, ο οποίος έχει αποδειχθεί καλά στο παρελθόν στη διεθνή πρακτική (ο αλγόριθμος που αναπτύχθηκε στο NCEP ), επιλέχθηκε και προτάθηκε για πρακτική χρήση. Αυτός ο αλγόριθμος αποδείχθηκε ο πιο επιτυχημένος (οι τιμές του κριτηρίου ποιότητας Pearcy-Obukhov ήταν 0,54 στο δείγμα δεδομένων ηχογράφησης του αεροσκάφους και 0,42 στο δείγμα δεδομένων TAMDAR-OA). Σύμφωνα με αυτόν τον αλγόριθμο, η πρόβλεψη ζωνών πιθανού παγώματος αεροσκαφών είναι μια διάγνωση αυτών των ζωνών με βάση τα προβλεπόμενα πεδία θερμοκρασίας, T°C και σχετικής υγρασίας, RH%, σε ισοβαρικές επιφάνειες 500, 700, 850, 925 (900) hPa στους κόμβους του πλέγματος μοντέλου .

Κόμβοι πλέγματος που ανήκουν στη ζώνη πιθανού παγώματος αεροσκάφους θεωρούνται κόμβοι στους οποίους πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:

Οι ανισότητες (1) λήφθηκαν στο NCEP στο πλαίσιο του RAP (Research Application Program) σε ένα μεγάλο δείγμα δεδομένων μέτρησης χρησιμοποιώντας αισθητήρες αεροσκαφών για πάγο, θερμοκρασία και υγρασία αέρα και χρησιμοποιούνται στην πράξη για τον υπολογισμό προγνωστικών χαρτών ειδικών φαινομένων για αεροπορία. Έχει αποδειχθεί ότι η συχνότητα παγοποίησης αεροσκαφών σε ζώνες όπου ικανοποιούνται οι ανισότητες (1) είναι μια τάξη μεγέθους υψηλότερη από ό,τι εκτός αυτών των ζωνών.

Ιδιαιτερότητες επιχειρησιακής δοκιμής της μεθόδου

Το πρόγραμμα επιχειρησιακών δοκιμών για τη μέθοδο πρόβλεψης περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκάφους χρησιμοποιώντας το (1) έχει ορισμένα χαρακτηριστικά που το διακρίνουν από τα τυπικά προγράμματα δοκιμών για νέες και βελτιωμένες μεθόδους πρόβλεψης. Πρώτα απ 'όλα, ο αλγόριθμος δεν είναι μια πρωτότυπη ανάπτυξη του Υδρομετεωρολογικού Κέντρου της Ρωσίας. Είναι επαρκώς ελεγμένο και αξιολογημένο σε διαφορετικά δείγματα δεδομένων, βλ.

Περαιτέρω, η επιτυχία του διαχωρισμού των περιπτώσεων παρουσίας και απουσίας παγοποίησης αεροσκάφους δεν μπορεί να αποτελέσει αντικείμενο επιχειρησιακών δοκιμών σε αυτήν την περίπτωση, λόγω της αδυναμίας λήψης επιχειρησιακών δεδομένων σχετικά με το πάγο του αεροσκάφους. Οι μεμονωμένες, παράτυπες πιλοτικές αναφορές που λαμβάνονται από το MC ATC δεν μπορούν να αποτελέσουν αντιπροσωπευτικό δείγμα δεδομένων στο άμεσο μέλλον. Δεν υπάρχουν αντικειμενικά δεδομένα TAMDAR στη ρωσική επικράτεια. Είναι επίσης αδύνατο να ληφθούν τέτοια δεδομένα στην επικράτεια των Ηνωμένων Πολιτειών, καθώς στον ιστότοπο από τον οποίο λάβαμε τα δεδομένα που αποτέλεσαν το δείγμα TAMDAR-OA, οι πληροφορίες για το γλάσο είναι πλέον κλειστές για όλους τους χρήστες εκτός κυβερνητικούς οργανισμούςΗΠΑ.

Ωστόσο, λαμβάνοντας υπόψη ότι ο καθοριστικός κανόνας (1) αποκτήθηκε σε ένα μεγάλο αρχείο δεδομένων και εφαρμόστηκε στην πρακτική του NCEP, και η επιτυχία του έχει επιβεβαιωθεί επανειλημμένα χρησιμοποιώντας ανεξάρτητα δεδομένα (συμπεριλαμβανομένου του θέματος 1.4.1 για το SZ και το TAMDAR -Δείγματα ΟΑ), είναι δυνατόν να πιστεύουμε ότι, από διαγνωστικούς όρους, η στατιστική σχέση μεταξύ της πιθανότητας παγοποίησης και της εκπλήρωσης των προϋποθέσεων (1) είναι αρκετά στενή και αξιόπιστη για πρακτική χρήση.

Το ερώτημα πόσο σωστά αναπαράγονται στην αριθμητική πρόβλεψη οι ζώνες όπου πληρούνται οι προϋποθέσεις (1), που προσδιορίζονται σύμφωνα με δεδομένα αντικειμενικής ανάλυσης, παραμένει ασαφές.

Με άλλα λόγια, το αντικείμενο της δοκιμής θα πρέπει να είναι μια αριθμητική πρόβλεψη των ζωνών στις οποίες πληρούνται οι προϋποθέσεις (1). Δηλαδή, εάν από διαγνωστικούς όρους ο κανόνας απόφασης (1) είναι αποτελεσματικός, τότε είναι απαραίτητο να αξιολογηθεί η επιτυχία της πρόβλεψης αυτού του κανόνα με αριθμητικά μοντέλα.

Οι δοκιμές του συγγραφέα στο πλαίσιο του θέματος 1.4.1 έδειξαν ότι το μοντέλο PLAV προβλέπει αρκετά επιτυχώς περιοχές πιθανού παγώματος αεροσκάφους, που προσδιορίζονται μέσω των συνθηκών (1), αλλά είναι κατώτερο από αυτή την άποψη από το μοντέλο NCEP. Δεδομένου ότι επί του παρόντος τα επιχειρησιακά δεδομένα του μοντέλου NCEP λαμβάνονται από το Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας αρκετά νωρίς, μπορεί να υποτεθεί ότι, με την επιφύλαξη σημαντικού πλεονεκτήματος στην ακρίβεια της πρόβλεψης, είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν αυτά τα δεδομένα για τον υπολογισμό των χαρτών OC . Ως εκ τούτου, κρίθηκε σκόπιμο να αξιολογηθεί η επιτυχία των ζωνών πρόβλεψης όπου πληρούνται οι προϋποθέσεις (1) χρησιμοποιώντας τόσο το μοντέλο PLAV όσο και το μοντέλο NCEP. Κατ' αρχήν, το φασματικό μοντέλο T169L31 θα πρέπει επίσης να συμπεριληφθεί στο πρόγραμμα. Ωστόσο, σοβαρές ελλείψεις στην πρόβλεψη του πεδίου υγρασίας δεν μας επιτρέπουν ακόμη να θεωρήσουμε αυτό το μοντέλο πολλά υποσχόμενο για την πρόβλεψη παγοποίησης.

Μεθοδολογία για την αξιολόγηση των προβλέψεων

Τα πεδία των αποτελεσμάτων υπολογισμού σε καθεμία από τις τέσσερις καθορισμένες ισοβαρικές επιφάνειες καταγράφηκαν στη βάση δεδομένων σε διχοτομικές μεταβλητές: 0 σημαίνει αδυναμία εκπλήρωσης των προϋποθέσεων (1), 1 σημαίνει εκπλήρωση. Παράλληλα, υπολογίστηκαν παρόμοια πεδία με βάση δεδομένα αντικειμενικής ανάλυσης. Για να εκτιμηθεί η ακρίβεια της πρόβλεψης, είναι απαραίτητο να συγκριθούν τα αποτελέσματα του υπολογισμού (1) στους κόμβους του πλέγματος σύμφωνα με τα πεδία πρόβλεψης και σύμφωνα με τα πεδία αντικειμενικής ανάλυσης σε κάθε ισοβαρική επιφάνεια.

Τα αποτελέσματα των υπολογισμών των σχέσεων (1) με βάση τα δεδομένα αντικειμενικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκαν ως πραγματικά δεδομένα σε περιοχές πιθανού παγώματος αεροσκάφους. Σε σχέση με το μοντέλο PLAV, αυτά είναι τα αποτελέσματα των υπολογισμών (1) σε κόμβους πλέγματος με βήμα 1,25 μοιρών, σε σχέση με το μοντέλο NCEP - σε σημεία πλέγματος με βήμα 1 μοίρας. Και στις δύο περιπτώσεις, ο υπολογισμός γίνεται σε ισοβαρικές επιφάνειες 500, 700, 850, 925 hPa.

Οι προβλέψεις αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας τεχνικές εκτίμησης για διχοτομικές μεταβλητές. Οι αξιολογήσεις πραγματοποιήθηκαν και αναλύθηκαν στο Εργαστήριο Δοκιμών και Αξιολόγησης Μεθόδων Πρόβλεψης του Κρατικού Ιδρύματος «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας».

Για να προσδιοριστεί η επιτυχία των προβλέψεων περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκαφών, υπολογίστηκαν τα ακόλουθα χαρακτηριστικά: η ακρίβεια των προβλέψεων για την παρουσία ενός φαινομένου, η απουσία φαινομένου, η συνολική ακρίβεια, η προειδοποίηση για την παρουσία και την απουσία ενός φαινομένου , το κριτήριο ποιότητας Piercy-Obukhov και το κριτήριο αξιοπιστίας Heidke-Bagrova. Πραγματοποιήθηκαν εκτιμήσεις για κάθε ισοβαρική επιφάνεια (500, 700, 850, 925 hPa) και χωριστά για προβλέψεις που ξεκινούν στις 00 και 12 UTC.

Αποτελέσματα επιχειρησιακών δοκιμών

Τα αποτελέσματα των δοκιμών παρουσιάζονται στον Πίνακα 1 για τρεις περιοχές πρόβλεψης: για το βόρειο ημισφαίριο, για την επικράτεια της Ρωσίας και της ευρωπαϊκής επικράτειάς της (ETR) με προβλεπόμενο χρόνο παράδοσης 24 ωρών.

Ο πίνακας δείχνει ότι η συχνότητα παγοποίησης σύμφωνα με την αντικειμενική ανάλυση και των δύο μοντέλων είναι κοντινή και είναι μέγιστη στην επιφάνεια των 700 hPa, ελάχιστη στην επιφάνεια των 400 hPa. Κατά τον υπολογισμό για το ημισφαίριο, τη δεύτερη θέση ως προς τη συχνότητα παγοποίησης καταλαμβάνει η επιφάνεια των 500 hPa, μετά τα 700 hPa, κάτι που προφανώς εξηγείται από τη μεγάλη συμβολή της βαθιάς μεταφοράς στους τροπικούς. Κατά τον υπολογισμό για τη Ρωσία και το EPR, η δεύτερη θέση όσον αφορά τη συχνότητα παγοποίησης είναι η επιφάνεια των 850 hPa και στην επιφάνεια των 500 hPa η συχνότητα παγοποίησης είναι ήδη η μισή. Όλα τα χαρακτηριστικά της ακρίβειας της πρόβλεψης αποδείχθηκαν υψηλά. Αν και τα ποσοστά επιτυχίας του μοντέλου PLAV είναι κάπως κατώτερα από το μοντέλο NCEP, εξακολουθούν να είναι αρκετά πρακτικά. Σε επίπεδα όπου η συχνότητα παγοποίησης είναι υψηλή και που αποτελεί τον μεγαλύτερο κίνδυνο για τα αεροσκάφη, τα ποσοστά επιτυχίας θα πρέπει να θεωρούνται πολύ υψηλά. Μειώνονται αισθητά στην επιφάνεια των 400 hPa, ειδικά στην περίπτωση του μοντέλου PLAV, παραμένοντας σημαντικά (το κριτήριο Piercey για το βόρειο ημισφαίριο μειώνεται στο 0,493, για τη Ρωσία - στο 0,563). Για το ETR, τα αποτελέσματα των δοκιμών σε επίπεδο 400 hPa δεν παρουσιάζονται λόγω του γεγονότος ότι υπήρξαν εξαιρετικά λίγες περιπτώσεις παγοποίησης σε αυτό το επίπεδο (37 σημεία πλέγματος του μοντέλου NCEP για ολόκληρη την περίοδο) και το αποτέλεσμα της αξιολόγησης της επιτυχίας της πρόβλεψης είναι στατιστικά ασήμαντη. Σε άλλα ατμοσφαιρικά επίπεδα, τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν για το EPR και τη Ρωσία είναι πολύ κοντά.

συμπεράσματα

Έτσι, οι επιχειρησιακές δοκιμές έδειξαν ότι η αναπτυγμένη μέθοδος για την πρόβλεψη περιοχών πιθανού παγώματος αεροσκαφών, εφαρμόζοντας τον αλγόριθμο NCEP, παρέχει μια αρκετά υψηλή επιτυχία πρόβλεψης, συμπεριλαμβανομένων των δεδομένων εξόδου του παγκόσμιου μοντέλου PLAV, το οποίο είναι σήμερα το κύριο μοντέλο πρόβλεψης. Με απόφαση της Κεντρικής Μεθοδολογικής Επιτροπής Υδρομετεωρολογικών και Ηλιογεωφυσικών Προβλέψεων του Roshydromet της 1ης Δεκεμβρίου 2009, η μέθοδος προτάθηκε για εφαρμογή στην επιχειρησιακή πρακτική του Εργαστηρίου Ζωνικών Προβλέψεων του Κρατικού Ιδρύματος «Υδρομετεωρολογικό Κέντρο της Ρωσίας» για την κατασκευή χαρτών ειδικών φαινομένων για την αεροπορία.

Βιβλιογραφία

1. Τεχνικοί Κανονισμοί. Τόμος 2. WMO-No. 49, 2004. Μετεωρολογικές υπηρεσίες για διεθνή αεροναυτιλία
2. Έκθεση έρευνας: 1.1.1.2: Ανάπτυξη σχεδίου τεχνολογίας για την προετοιμασία προγνωστικού χάρτη ειδικών καιρικών φαινομένων για αεροπορικές πτήσεις σε χαμηλότερα επίπεδα (τελικό). Κράτος Αρ. Εγγραφή 01.2.007 06153, M., 2007, 112 p.
3. Έκθεση έρευνας: 1.1.1.7: Βελτίωση των μεθόδων και τεχνολογιών προβλέψεων για το αεροδρόμιο και τις αεροπορικές διαδρομές (τελικό). Κράτος Αρ. εγγραφή 01.02.007 06153, M., 2007, 97 p.
4. Baranov A.M., Mazurin N.I., Solonin S.V., Yankovsky I.A., 1966: Aviation meteorology. L., Gidrometeoizdat, 281 p.
5. Zverev F.S., 1977: Synoptic meteorology. L., Gidrometeoizdat, 711 p.
6. Otkin J. A., Greenwald T. J., 2008: Comparisons of WRF model-simulationed and MODIS-derived cloud data. Δευτ. Weather Rev., v. 136, Αρ. 6, σελ. 1957-1970.
7. Menzel W. P., Frei R. A., Zhang H., et al., 2008: MODIS global cloud-top πίεση και εκτίμηση ποσότητας: περιγραφή αλγορίθμου και αποτελέσματα. Καιρός και Πρόγνωση, ισ. 2, σελ. 1175 – 1198.
8. Οδηγός πρόβλεψης μετεωρολογικών συνθηκών για την αεροπορία (επιμ. Abramovich K.G., Vasiliev A.A.), 1985, L., Gidrometeoizdat, 301 p.
9. Bernstein B.C., McDonough F., Politovich M.K., Brown B.G., Ratvasky T.P., Miller D.R., Wolff C.A., Cunning G., 2005: Current icing potencial: περιγραφή αλγορίθμου και σύγκριση με παρατηρήσεις αεροσκαφών. J. Appl. Μετεωρολ., v. 44, σσ. 969-986.
10. Le Bot C., 2004: SIGMA: System of icing geographic identification in meteorology for aviation. 11ο Συνέ. σχετικά με την αεροπορία, το φάσμα και την αεροδιαστημική, Hyannis, Mass., 4-8 Oct 2004, Amer. Meteorol. Soc. (Βοστώνη).
11. Minnis P., Smith W.L., Young D.F., Nguyen L., Rapp A.D., Heck P.W., Sun-Mack S., Trepte Q., Chen Y., 2001: Μια μέθοδος σχεδόν σε πραγματικό χρόνο για την εξαγωγή ιδιοτήτων σύννεφων και ακτινοβολίας από δορυφόρους για μελέτες καιρού και κλίματος. Proc. AMS 11th Conf. Satellite Meteorology and Oceanography, Madison, WI, 15-18 Oct, pp. 477-480.
12. Thompson G., Bruintjes R.T., Brown B.G., Hage F., 1997: Intercomparison of in-flight icing algorithms. Μέρος 1: Πρόγραμμα πρόβλεψης και αξιολόγησης παγοποίησης WISP94 σε πραγματικό χρόνο. Καιρός και Πρόγνωση, v. 12, σελ. 848-889.
13. Ivanova A. R., 2009: Εμπειρία στην επαλήθευση των αριθμητικών προβλέψεων υγρασίας και στην αξιολόγηση της καταλληλότητάς τους για την πρόβλεψη ζωνών παγοποίησης αεροσκαφών. Μετεωρολογία και Υδρολογία, 2009, Αρ. 6, σελ. 33 - 46.
14. Shakina N.P., Skriptunova E.N., Ivanova A.R., Gorlach I.A., 2009: Εκτίμηση των μηχανισμών δημιουργίας κάθετων κινήσεων σε παγκόσμια μοντέλα και τα αρχικά τους πεδία σε σχέση με αριθμητική πρόβλεψη βροχοπτώσεων. Μετεωρολογία και Υδρολογία, 2009, Αρ. 7, σελ. 14 - 32.

Ένταση παγοποίησης αεροσκάφους κατά την πτήση(ΕΓΩ mm/min)υπολογίζεται από το ρυθμό αύξησης του πάγου στην αιχμή της πτέρυγας - το πάχος των αποθέσεων πάγου ανά μονάδα χρόνου. Ανάλογα με την ένταση διακρίνονται:

Α) ασθενές γλάσο - I λιγότερο από 0,5 mm/min.

Β) μέτριο γλάσο - I από 0,5 έως 1,0 mm/min.

Β) έντονο πάγωμα - I περισσότερο από 1,0 mm/min.

Κατά την αξιολόγηση του κινδύνου παγοποίησης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την έννοια του βαθμού παγοποίησης. Βαθμός παγοποίησης -συνολική εναπόθεση πάγου για όλη την ώρα που το αεροσκάφος βρισκόταν στη ζώνη πάγου. Όσο μεγαλύτερη είναι η πτήση του αεροσκάφους σε συνθήκες παγοποίησης, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός παγοποίησης.

Για να εκτιμηθούν θεωρητικά οι παράγοντες που επηρεάζουν την ένταση του γλάσου, χρησιμοποιείται ο τύπος:

Ένταση παγοποίησης; - ταχύτητα αέρα του αεροσκάφους· - περιεκτικότητα σε νερό του νέφους. - συντελεστής ολοκλήρωσης σύλληψης. - συντελεστής πήξης. - η πυκνότητα του αναπτυσσόμενου πάγου, η οποία κυμαίνεται από 0,6 g/cm 3 (λευκός πάγος). έως 1,0 g/cm 3 (διαφανής πάγος).

Η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε νέφος. Η περιεκτικότητα σε νερό των νεφών ποικίλλει σε μεγάλο εύρος - από χιλιοστά έως αρκετά γραμμάρια ανά κυβικό μέτρο αέρα. Η περιεκτικότητα σε νερό των νεφών στο AD δεν μετριέται, αλλά μπορεί να κριθεί έμμεσα από τη θερμοκρασία και το σχήμα των νεφών. Όταν η περιεκτικότητα του νέφους σε νερό είναι 1 g/cm3, παρατηρείται το πιο σοβαρό πάγο.

Προϋπόθεση για παγοποίηση αεροσκαφών κατά την πτήση είναι η αρνητική θερμοκρασία των επιφανειών τους (από 5 έως -50 βαθμούς C). Το παγάκι σε αεροσκάφη με κινητήρες αεριοστροβίλου μπορεί να συμβεί σε θετικές θερμοκρασίες αέρα. (0 έως 5 βαθμοί C)

Καθώς η ταχύτητα του αεροσκάφους αυξάνεται, η ένταση του παγώματος αυξάνεται. Ωστόσο, γενικά ταχύτητες αέρα, συμβαίνει κινητική θέρμανση του αεροσκάφους, αποτρέποντας την παγοποίηση.

Η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους ποικίλλει για διαφορετικές μορφές.

Σε σωρευτικά σύννεφα και ισχυρά σωρευτικά σύννεφα, σε αρνητικές θερμοκρασίες αέρα, είναι σχεδόν πάντα δυνατός ο ισχυρός παγετός του αεροσκάφους. Αυτά τα σύννεφα περιέχουν μεγάλα σταγονίδια με διάμετρο 100 microns ή περισσότερο.

Σε μια σειρά νεφών nimbostratus και altostratus, με την αύξηση του υψομέτρου, παρατηρείται μείωση του μεγέθους των σταγονιδίων και του αριθμού τους. Σοβαρό πάγο είναι δυνατό όταν πετάτε στο κάτω μέρος μιας μάζας σύννεφων. Τα ενδομαζικά νέφη του στρώματος και του στρωματοσωρεύματος είναι συνήθως νερό και χαρακτηρίζονται από αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό με το ύψος. Σε θερμοκρασίες από -0 έως -20, συνήθως παρατηρείται ασθενές πάγο σε αυτά τα σύννεφα· σε ορισμένες περιπτώσεις, το πάγο μπορεί να είναι σοβαρό.

Όταν πετάτε σε σύννεφα αλτοσωρευμένης, παρατηρείται ελαφρύ πάγο. Εάν το πάχος αυτών των νεφών είναι μεγαλύτερο από 600 μέτρα, το παγάκι σε αυτά μπορεί να είναι σοβαρό.

Οι πτήσεις σε περιοχές με βαρύ παγετό είναι πτήσεις υπό ειδικές συνθήκες. Ο σοβαρός παγετός είναι ένα μετεωρολογικό φαινόμενο επικίνδυνο για τις πτήσεις.

Σημάδια σοβαρού παγώματος του αεροσκάφους είναι: ταχεία συσσώρευση πάγου στους υαλοκαθαριστήρες και στο παρμπρίζ. μειώνοντας την υποδεικνυόμενη ταχύτητα 5-10 λεπτά μετά την είσοδο στα σύννεφα κατά 5-10 km/h.

(υπάρχουν 5 τύποι γλάσου κατά την πτήση: διαφανής πάγος, παγωμένος πάγος, λευκός πάγος, ριμ και παγετός. Τα περισσότερα επικίνδυνα είδηΤο γλάσο είναι διάφανο και ματ πάγο, που παρατηρούνται σε θερμοκρασίες αέρα από -0 έως -10 βαθμούς.

Διαφανής πάγος-είναι το πιο πυκνό από όλα τα είδη γλάσου.

παγωμένος πάγος -έχει μια τραχιά, ανώμαλη επιφάνεια. Παραμορφώνει πολύ το προφίλ της πτέρυγας και του αεροσκάφους.

λευκός πάγος -χοντρός πάγος, πορώδεις αποθέσεις, δεν προσκολλάται σφιχτά στο αεροσκάφος και πέφτει εύκολα κατά τη δόνηση.)

Ένταση παγοποίησηςαεροσκάφος σε πτήση (I, mm/min) υπολογίζεται από τον ρυθμό ανάπτυξης πάγου στην πρόσθια άκρη της πτέρυγας - το πάχος των αποθέσεων πάγου ανά μονάδα χρόνου. Ανάλογα με την ένταση, διακρίνεται ασθενές γλάσο - I λιγότερο από 0,5 mm/min. μέτριο γλάσο - I από 0,5 έως 1,0 mm/min. σοβαρό γλάσο - I περισσότερο από 1,0 mm/min.

Κατά την αξιολόγηση του κινδύνου παγοποίησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η έννοια του βαθμού παγοποίησης. Ο βαθμός παγοποίησης είναι η συνολική εναπόθεση πάγου καθ' όλη τη διάρκεια του χρόνου που το αεροσκάφος βρισκόταν στη ζώνη πάγου.

Για να εκτιμηθούν θεωρητικά οι παράγοντες που επηρεάζουν την ένταση του γλάσου, χρησιμοποιείται ο τύπος:

όπου εγώ είναι η ένταση του γλάσου? V είναι η ταχύτητα του αεροσκάφους. ω - περιεκτικότητα σε νερό του νέφους. E - συντελεστής ολοκλήρωσης σύλληψης. β - συντελεστής πήξης. ρ είναι η πυκνότητα του αναπτυσσόμενου πάγου, η οποία κυμαίνεται από 0,6 g/cm 3 (λευκό πάγο) έως 1,0 g/cm 3 (διαφανής πάγος).

Η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό στα σύννεφα. Η περιεκτικότητα σε νερό των νεφών ποικίλλει ευρέως - από χιλιοστά έως αρκετά γραμμάρια ανά 1 m3 αέρα. Όταν η περιεκτικότητα του νέφους σε νερό είναι 1 g/m 3 ή περισσότερο, παρατηρείται το πιο σοβαρό πάγο.

Οι συντελεστές σύλληψης και πήξης είναι αδιάστατες ποσότητες που είναι πρακτικά δύσκολο να προσδιοριστούν. Ο συντελεστής ολοκλήρωσης δέσμευσης είναι ο λόγος της μάζας του νερού που όντως εναποτίθεται στο προφίλ του πτερυγίου προς τη μάζα που θα είχε καθιζάνει απουσία καμπυλότητας των τροχιών των σταγονιδίων νερού. Αυτός ο συντελεστής εξαρτάται από το μέγεθος των σταγονιδίων, το πάχος του προφίλ του πτερυγίου και την ταχύτητα αέρα του αεροσκάφους: όσο μεγαλύτερα είναι τα σταγονίδια, τόσο πιο λεπτό είναι το προφίλ του πτερυγίου και όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα αέρα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο συντελεστής ολικής σύλληψης. Ο συντελεστής ψύξης είναι ο λόγος της μάζας του πάγου που έχει αναπτυχθεί στην επιφάνεια ενός αεροσκάφους προς τη μάζα του νερού που έχει καθίσει στην ίδια επιφάνεια την ίδια ώρα.

Μια υποχρεωτική προϋπόθεση για την παγοποίηση του αεροσκάφους κατά την πτήση είναι η αρνητική θερμοκρασία επιφάνειας. Η θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος στην οποία παρατηρήθηκε παγοποίηση του αεροσκάφους ποικίλλει ευρέως - από 5 έως -50 °C. Η πιθανότητα παγοποίησης αυξάνεται σε θερμοκρασίες αέρα από -0 έως -20 °C σε υπερψυγμένα σύννεφα και βροχόπτωση.

Καθώς η ταχύτητα του αεροσκάφους αυξάνεται, η ένταση του παγώματος αυξάνεται, όπως φαίνεται από τον τύπο. Ωστόσο, σε υψηλές ταχύτητες αέρα, εμφανίζεται κινητική θέρμανση του αεροσκάφους, η οποία αποτρέπει τον πάγο. Η κινητική θέρμανση συμβαίνει λόγω της πέδησης της ροής του αέρα, η οποία οδηγεί σε συμπίεση του αέρα και αύξηση της θερμοκρασίας του και της θερμοκρασίας της επιφάνειας του αεροσκάφους. Λόγω της επιρροής της κινητικής θέρμανσης, ο πάγος του αεροσκάφους εμφανίζεται συχνότερα σε ταχύτητες αέρα μικρότερες από 600 km/h. Τα αεροσκάφη συνήθως αντιμετωπίζουν παγωνιά κατά την απογείωση, την ανάβαση, την κάθοδο και την προσέγγιση όταν οι ταχύτητες είναι χαμηλές.

Όταν πετάτε σε ζώνες ατμοσφαιρικών μετώπων, παρατηρείται παγοποίηση αεροσκάφους 2,5 φορές συχνότερα από ό,τι όταν πετούν σε ομοιογενείς αέριες μάζες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η μετωπική νέφωση είναι, κατά κανόνα, πιο ισχυρή κατακόρυφα και πιο εκτεταμένη οριζόντια από την ενδομαζική νέφωση. Σε μεμονωμένες περιπτώσεις παρατηρείται έντονο πάγο σε ομοιογενείς αέριες μάζες.

Η ένταση του κερασώματος στα αεροσκάφη όταν πετούν σε σύννεφα διαφόρων σχημάτων είναι διαφορετική.

Σε σωρευτικά σύννεφα και ισχυρά σωρευτικά σύννεφα σε αρνητικές θερμοκρασίες αέρα, είναι σχεδόν πάντα δυνατός ο ισχυρός παγετός του αεροσκάφους. Αυτά τα σύννεφα περιέχουν μεγάλα σταγονίδια με διάμετρο 100 microns ή περισσότερο. Η περιεκτικότητα σε νερό στα σύννεφα αυξάνεται με το υψόμετρο.