Помощь с научной работой

[jmkorotkov]

Здравствуйте, уважаемые форумчане.

Я студент, занимаюсь научной деятельностью. Столкнулся со следующей проблемой. Необходимо рассчитать температуру дорожного полотна и грунта под ним, на глубинах от 0,1 до 1,5 метров. Известна температура воздуха, влажность воздуха, теплопроводность материала полотна и грунта, плотность, пористость.
Вопрос к вам следующий, возможно ли это, если да, то к каким справочным материалам можно было бы обратиться? Возможно, кто-то сталкивался с чем то подобным. Заранее спасибо.

[grizzly]

jmkorotkov
Вам ещё помогут физики, я же (имея небольшой опыт в метеорологии) пока из общих соображений подскажу, что для полноты данных Вам следовало бы также добавить к ним температуру грунта на большей глубине. Это зависит от требуемой точности, но для начала я бы предложил Вам принять температуру на глубине 10 м. равной среднегодовой температуре воздуха на поверхности в том регионе, в котором будет применяться модель. Учтите также, что сезонные колебания температуры на таких глубинах идут с очень большой задержкой во времени -- я плохо представляю, насколько сложно построить модель, отражающую такие процессы.

-- 25.06.2015, 13:25 --

Да ещё и влияние дневной облачности, угла падения солнечных лучей, или, скажем, наличия и толщины снежного покрова настолько велико, что решить какую-то обобщённую задачу будет неподъёмно сложно. Я думаю, Вам следует уточнить постановку задачи. Может быть нужны просто оценки максимальных и минимальных температур? или какие-то качественные описания изменений в зависимости от состояния среды?

[Munin]

На практике, "температура воздуха, влажность воздуха, теплопроводность материала полотна и грунта, плотность, пористость" - это всё плюс-минус лапоть.

Температура воздуха меняется за сутки, на протяжении дней и недель - в зависимости от погоды, сильно нерегулярно. То же и к масштабу месяцев (бывают тёплые и холодные зимы, вёсны, лета, осени, засушливые и дождливые). За год есть какая-то средняя температура, но и тут не всё точно.

Грунт под полотном - штука офигеть неопределённая. Сначала под дорожным полотном кладут сложную подушку (щебень как минимум), которая сглаживает неровности - то есть сама по себе не гарантирована определённой толщины. Потом, сам грунт - он может быть разным в разных местах, с разными соотношениями глины/песка/чего там ещё, с разными слоями под полотном на масштабе тех самых 1,5 метров.

Ко всему этому надо добавить влажность грунта, которая сильно гуляет после осадков.

В общем, тут лучше не рассчитывать, а промерять. А если рассчитывать - то диапазон "от и до".

[GraNiNi]

jmkorotkov в сообщении #1030740 писал(а):

Необходимо рассчитать температуру дорожного полотна и грунта под ним, на глубинах от 0,1 до 1,5 метров. Известна температура воздуха, влажность воздуха, теплопроводность материала полотна и грунта, плотность, пористость.

Если все эти параметры зафиксировать и считать неизменными во времени, то расчет возможен и не очень сложен - это задача стационарной теплопередачи.
Если же эти параметры динамически изменяются, то расчет тоже возможен, но сильно усложняется - задача нестационарной теплопередачи.

В любом случае, чтобы ориентироваться в сути проблемы, нужно ознакомиться с основами теплопередачи. В сети масса материалов по этой теме.

[DimaM]

GraNiNi в сообщении #1030852 писал(а):

Если все эти параметры зафиксировать и считать неизменными во времени, то расчет возможен и не очень сложен - это задача стационарной теплопередачи.

Температуру и влажность воздуха определенно нельзя считать неизменными.

[GraNiNi]

DimaM в сообщении #1030860 писал(а):

Температуру и влажность воздуха определенно нельзя считать неизменными.

Тогда нужно знать закон изменения температуры - в первом (грубом) приближении - это синусоида.
Изменение влажности воздуха можно не принимать в расчет, но влажность грунта влияет на теплопередачу очень существенно.

[DimaM]

GraNiNi в сообщении #1030864 писал(а):

Тогда нужно знать закон изменения температуры - в первом (грубом) приближении - это синусоида.

Две - суточная и сезонная.

[grizzly]

jmkorotkov
Независимо от Ваших попыток построить такую модель, я бы посоветовал Вам обратиться за консультацией (официальной или нет) на ближайшую приличную метеостанцию, на которой производят замеры температуры почвы на разных глубинах. (В детстве мне было интересно играться такими данными на нашей метеостанции; потом эти данные стали продавать вместо давать; потом различные виды замеров отменяли в связи с "оптимизацией", но сейчас уже должно как-то нормализоваться, надеюсь).

Если Вы сможете раздобыть необходимые стат.данные, тогда сможете построить по ним какие-то корреляции -- основанная на них модель будет куда надёжнее любительских попыток описания уравнениями. Замеры, понятно, делаются в стандартизированных условиях, на которые нужно будет сделать поправки -- вот здесь и потребуется что-то посчитать.