山西省宁武县万年冰洞持续存在机制数值模拟

• 作者: 杨少华 石耀霖
• 来源期刊: 科技导报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 冰洞 对流传热 相变 有限单元法
• 年，卷（期）: 2013,（13）
• 所属期刊栏目: 研究论文
• 页码范围: 23-28
• 页数: 6页
• 分类号: P314
• 字数: 7676字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3981/j.issn.1000-7857.2013.13.002

摘要

在年平均气温高于0℃的自然条件下存在少量常年保存有冰体的洞穴,这是一种十分罕见的现象.山西宁武“万年冰洞”是国内已发现的规模最大的冰洞,如何合理解释其内部冰体的形成和保存机制是一个科学难题.本文通过有限元暂态数值计算,模拟冰洞四季热传递过程认识到,冰体得以持续存在的控制因素有2个:(1)冬季外部空气比冰洞内空气冷,外部冷空气通过冰洞口,与冰洞内空气发生自然热对流,使冰洞内部冷却；春、夏、秋季外部空气比冰洞内热,冷空气沉在洞底,效率很低的热传导不足以使冰洞内温度显著上升.(2)由于冰-水相变潜热作用,即使夏季靠近洞口部分冰体融化,也需吸收大量热量,从而进一步阻止冰洞内部冰体的融化.计算结果显示,如果一些冰洞开发为游览景点后在洞口设置密封门,切断冬季冷空气进入洞内自然对流冷却洞体的通道,冰洞内冰体在不到40年时间内将全部融化,“万年冰洞”将被人为破坏.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	石耀霖	中国科学院计算地球动力学重点实验室	174	2060	26.0	39.0
5	杨少华	中国科学院计算地球动力学重点实验室	20	170	7.0	12.0