¿La construcción de un gran cuadrado de asfalto o un área pintada de negro oscuro crearía un "generador térmico" para el uso de planeadores?

Sí, si fuera lo suficientemente grande, podrías esperar térmicas decentes, pero no todo el tiempo. He volado sobre los estacionamientos de los centros comerciales donde hay tal vez 20 acres de asfalto, esperando un boomer, pero sin alegría. Las fuentes térmicas pueden ser frustrantemente poco confiables.

Por otro lado, en mi club de planeadores hay una granja de paneles solares cercana, con paneles que cubren probablemente 30 acres. En realidad, es una fuente térmica bastante confiable, aparentemente mejor que un estacionamiento y, a menudo, me dirijo a ella cuando me siento bajo y necesito quedarme cerca del aeropuerto; Por lo general, puedo esperar al menos un impulso débil de él.

En lo que respecta a la pavimentación, se obtienen térmicas casi tan buenas de los campos de tierra seca, por lo que gastar un millón o dos para pavimentar 20 acres parece una pérdida de dinero, especialmente cuando realmente desea tener fuentes térmicas distribuidas por toda el área que desea. quiere volar. Muchos campos de cultivo con bajo contenido de humedad y una cubierta vegetal mínima proporcionarán mucho impulso en un día soleado.

Si hay una inversión que cubre la capa de convección, parece inhibir todas las fuentes térmicas, y no encontrará una térmica "ruptura" proveniente de un estacionamiento. Incluso las columnas de humo de grandes incendios, mucho más fuertes que una térmica típica, tienden a detenerse y expandirse cuando se encuentran con una inversión.

Hice una breve simulación de LES

El color es la temperatura potencial y la escala es de 1,8 K entre azul y rojo. Hay una zona caliente de 100 mx 100 m en el medio. Hay un flujo de calor sensible de 0,1 Km/s (~110 W/m^2) en otros lugares, pero de 0,3 Km/s (~330 W/m^2) en ese cuadrado. La velocidad del viento es muy baja, solo 1 m/s (~2 nudos), pero apenas se ve una pluma estacionaria significativa a largo plazo. La altura de BL es de aproximadamente 1 km (900 m al principio, pero el gif comienza más tarde). El estuche está completamente seco por simplicidad. Con 30 fps son 2 minutos de tiempo real por cada segundo de animación.

Incluso después de un promedio de 1 hora, el aumento de la temperatura solo es visible muy localizado cerca del suelo y el campo de velocidad vertical solo está determinado por esas grandes celdas convectivas, cualquier corriente ascendente del parche no se puede identificar en la velocidad vertical promedio de 1 hora. campo en absoluto. Tenga en cuenta que el punto más cercano está a 5 m del suelo, por lo que no vemos la capa extremadamente caliente muy cerca de la superficie, pero está correctamente parametrizada.

El parche de 100 mx 100 m ("campo de fútbol") era simplemente demasiado pequeño para tener un efecto significativo. Te ayudará en la capa superficial y puede que te lleve desde la altitud del cabrestante a algunas térmicas más grandes, pero ciertamente no te llevará a la inversión. O será bueno para pájaros voladores.

Esos flujos de calor sensible que apliqué no son bajos sino típicos. Recuerde que normalmente una gran parte del flujo de calor total se lo lleva el flujo de calor latente.

En primer lugar, tenga en cuenta que la heterogeneidad de la superficie no es necesaria para la convección térmica. La convección ocurre debido al flujo de calor superficial y las inestabilidades termodinámicas, no debido a las heterogeneidades. Las heterogeneidades pueden introducir circulación secundaria y varias corrientes .

De acuerdo con el método de partículas más simple, una partícula de aire se elevará aproximadamente a la altura donde su temperatura igualará la temperatura de la atmósfera circundante. Su 5,4 K por 1000 pies corresponde aproximadamente a la tasa de caída adiabática seca, lo que significa que la temperatura potencial es constante. Eso sucede en la parte mixta de la capa límite convectiva y después de la inversión de cobertura con algún aumento gradual, aumentará con algún gradiente. Si calienta su térmica, digamos 1 K por encima de la temperatura potencial de la capa mixta, entonces aumentará hasta que se iguale con el entorno. Si tu olla. t. gradiente sobre la capa de mezcla es de 1 K / 100 m, la inversión es débil, puede subir aproximadamente otros 100 m. 1K ya es mucho. No te llevará kilómetros por encima de la inversión de límite. Solo las grandes nubes convectivas pueden hacer eso.

Incluso las térmicas regulares entran en la capa estratificada de forma estable por encima de la inversión de cobertura y provocan el arrastre. Esta es la capa de arrastre.

La temperatura termodinámica real es menos conveniente porque disminuye en la capa de mezcla (9,8 K por 1 km) y luego puede aumentar o disminuir por encima de la inversión de cobertura (extremo aún estratificado establemente, el signo no es tan importante).

Sí. La luz del sol es de unos 1000 W/m ² . Absorberlo es una buena manera de obtener algo de calor.

Podemos mejorar un poco tu diseño. Una buena parte de la luz solar es visible para el ojo, pero parte de ella no lo es. No todos los materiales "negros" tendrán el mismo rendimiento. Elija un material que también absorba los rayos infrarrojos y ultravioleta invisibles. Elija un material que sea térmicamente aislante (como el asfalto o la mayoría de los suelos) para aumentar la cantidad de calor que pasa al aire.

Si calienta el suelo en todas partes , entonces no tiene control sobre la ubicación de su térmica. Rodea tu área oscura, que probablemente debería ser un círculo en lugar de un cuadrado, con un área blanca. Esto ayudará a que tu térmica se mantenga en su sitio cuando el viento sea ligero.

Su área oscura será más efectiva (por unidad de área) cuando el sol esté directamente perpendicular a la superficie, lo que solo ocurre en los trópicos (para superficies horizontales).

Referencia: https://www.nrel.gov/grid/solar-resource/spectra-am1.5.html https://en.wikipedia.org/wiki/Black_body

Se necesitaría más que un cuadrado horizontal plano gigante.

Esto no se basa en pruebas numéricas sino en mis observaciones del clima en mi área. Decidí agregar esta respuesta después de leer la discusión en los comentarios de Robert DiGiovanni y Vladimir F sobre la respuesta de Robert sobre la humedad y la convección. Para obtener una buena térmica fuerte, es mejor encontrar en lugar de construir, pero es posible que pueda mejorar una ubicación existente.

Lo que desea es una gran área de agua contra el viento probablemente a 1-2 millas de una colina empinada (con una pendiente de 1: 1) y luego coloque su mejora térmica en la pendiente de la colina en algún lugar debajo y no inmediatamente antes de la cresta. Esto debería aumentar la brisa terrestre y la energía térmica se concentrará en el área justo en la cresta.

Si descarga el gráfico de Vladimir F y lo observa en una herramienta que detiene el ciclo, puede ver que en el cuadro 200 y nuevamente en el cuadro 300 se generan penachos convectivos que rastrean a favor del viento desde aproximadamente el punto 1/3 hasta el punto 2/3 . Individualmente, no tienen suficiente energía para atravesar la capa límite, aunque el de 300 hace un fuerte intento. Me pregunto si se permitió que esta simulación se agotara hasta el cuadro 2000 o más si hubiera una mayor progresión convectiva, pero no sé la escala equivalente de tiempo de los cuadros para estar seguro.

La clave es el cambio de elevación para impartir una tendencia ascendente a la masa de aire húmedo y la energía térmica adicional de un momento de calor denso para acelerar el aire húmedo a través de la capa límite.

Así es como se forman las nubes a favor del viento del lago Erie en el verano. En la orilla del lago hay parques eólicos y solares, tierra adentro, a unas 20 millas, hay más parques eólicos en las colinas más altas. La formación de nubes convectivas ocurre alrededor de 5 a 10 millas tierra adentro después de la búsqueda máxima de 200 NM a través del lago relativamente poco profundo que al final de la temporada puede ver temperaturas del agua a mediados de los 70.

Además, si se encuentra en el hemisferio norte, por lo general, un sistema de baja presión al norte y al este de su ubicación aumentará el flujo de aire hacia una pendiente orientada hacia el oeste, al igual que un sistema de alta presión al sur y al oeste. Estos se invierten en el hemisferio sur.

Si agregaste una capa delgada de agua sobre él, o algún tipo de generador de vapor, es posible que tengas algo allí.

El H2O tiene un peso molecular de solo 18, mientras que el aire, predominantemente N2 (28) y O2 (32), es mucho más pesado. ¡ El vapor ha sido incluso considerado como un gas de elevación !

De hecho, es la humedad la que impulsa las térmicas más fuertes, que se encuentran en las tormentas eléctricas, las constructoras de huracanes. La capacidad del aire húmedo para retener el calor un poco más le permite continuar ascendiendo en el aire más seco.

pista: "el contenido de humedad... tiene un fuerte efecto moderador y de almacenamiento de energía, y las térmicas serán más débiles, pero estarán presentes más tarde en el día".

Entonces, ahora vemos cómo realmente "despegar" una térmica, trayendo aire más frío y seco de alrededor del "generador" y permitiendo que se eleve con la humedad añadida. El contenido de vapor de agua tiene el beneficio adicional de ser fuertemente absorbente de la radiación solar en el rango IR , actuando literalmente como "asfalto" en el aire para sostener la columna ascendente. Entonces, su diseño puede verse como una diana gigante, rodeada por una superficie de baja absorción de calor.

Una "circulación" de aire que sube y baja también es útil para crear una térmica local fuerte y sostenida, así que justo al lado de su plaza cree otra que enfríe y deshumidifique el aire, haciéndolo lo más denso posible.

El análisis de una pluma de un quemador de propano (que tiene vapor de agua de la combustión) frente a una placa calefactora eléctrica (calor seco) se puede utilizar para medir la fuerza y ​​la altura de las térmicas producidas, lo que puede conducir a un mejor modelado antes de la producción a gran escala de una térmica. comienza el cuadrado. Si tiene éxito en la formación de una nube cúmulo , puede estar en el negocio (simplemente no se deje llevar).