EAGER: The Dynamics of Large Buoyant Plumes

EAGER:大型浮力羽流的动力学

基本信息

  • 批准号:
    2127071
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 21.46万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-05-01 至 2024-04-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This award is for the study of vertical plumes that are initiated from very large fires. The classic example is detonations of nuclear weapons which would result in massive fires, sending soot and ash far up into the atmosphere. As has been documented with volcanoes, if the materials reach a certain level in the atmosphere they can stay suspended for a long time and cool the surface of the Earth. This project will revisit the concept of plumes originating from large fires using modern computational tools. The research may have policy implications and will contribute to the education and training of the next generation of scientists.The overarching goal of this EAGER award is to develop a general theory for the flow above very large fires, such as those initiated by the detonation of a nuclear weapon. The lead scientist for this project makes the case that given the basic characteristics of a fire, we are unable to predict the buoyancy of the resultant plume. And without a buoyancy estimate, we cannot predict the plume's level of neutral buoyancy or the height at which aerosols will ultimately reside in the atmosphere. The research team will formulate a theory that provides estimates of the initial height, horizontal width, and characteristic buoyancy of the fluid emerging from the spin-up layer. With this theory in hand, the researchers will initialize the vertical plume and study the fate of the air launched upwards in the vertical plume. The aim is to formulate a theory for the plume's level of neutral buoyancy. The approach will be to climb up the hierarchy from 2D dry unstratified initial results to a comprehensive theory for realistic plumes in a 3D moist stratified atmosphere. The results of this theory will be validated against high-resolution simulations from Large Eddy and Direct Numerical Simulations (LES and DNS).This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该奖项是为了研究由特大火灾引发的垂直羽流。 典型的例子是核武器爆炸,这会导致大规模火灾,将烟尘和灰烬送入大气层。 正如火山所记录的那样,如果这些物质在大气中达到一定水平,它们可以长时间悬浮并冷却地球表面。 该项目将使用现代计算工具重新审视大火产生的羽流的概念。 这项研究可能具有政策意义,并将有助于下一代科学家的教育和培训。该 EAGER 奖项的总体目标是为非常大的火灾(例如由爆炸引发的火灾)上方的流动制定通用理论。核武器。 该项目的首席科学家认为,鉴于火灾的基本特征,我们无法预测由此产生的羽流的浮力。如果没有浮力估计,我们就无法预测羽流的中性浮力水平或气溶胶最终在大气中停留的高度。 研究小组将制定一种理论,提供对自旋上升层中出现的流体的初始高度、水平宽度和特征浮力的估计。有了这个理论,研究人员将初始化垂直羽流并研究垂直羽流中向上喷射的空气的命运。 目的是建立羽流中性浮力水平的理论。 该方法将从 2D 干燥非分层初始结果上升到 3D 潮湿分层大气中真实羽流的综合理论。 该理论的结果将根据大涡和直接数值模拟(LES 和 DNS)的高分辨率模拟进行验证。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查进行评估,被认为值得支持标准。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Latent Heating Is Required for Firestorm Plumes to Reach the Stratosphere
火焰风暴羽流到达平流层需要潜热加热
A Closure for the Virtual Origin of Turbulent Plumes
湍流羽流虚拟起源的闭合
  • DOI:
    10.1175/jas-d-21-0096.1
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Tarshish, Nathaniel;Romps, David M.
  • 通讯作者:
    Romps, David M.
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