Movimiento de globos estratosféricos abiertos en presencia de ondas de inercio-gravedad

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En el presente trabajo se hallaron soluciones analíticas correspondientes a la respuesta de un balón atmosférico estratosférico abierto, en presencia de ondas de inercio-gravedad, durante su ascenso y descenso en la tropósfera. Se consideraron ondas monocromáticas con variaciones simultáneas en dens...

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Detalles Bibliográficos
Autor principal:	Cornejo, Jorge Norberto
Otros Autores:	de la Torre, Alejandro
Formato:	Tesis doctoral publishedVersion
Lenguaje:	Español
Publicado:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales 2007
Materias:	ONDAS DE GRAVEDAD GLOBOS ESTRATOSFERICOS CONDUCTIVIDAD TERMICA SUPERPRESION GRAVITY WAVES STRATOSPHERIC BALLOONS THERMAL CONDUCTIVITY SUPERPRESSURE
Acceso en línea:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4218_Cornejo http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aextesis&d=tesis_n4218_Cornejo_oai
Aporte de:	Repositorio Digital de la Universidad de Buenos Aires (UBA) de Universidad de Buenos Aires

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De aquí se concluye, teniendo en cuenta resultados previos de otros autores, que la respuesta del globo en un caso real es más cercana al límite adiabático. Se obtuvieron expresiones analíticas para el coeficiente de arrastre debido al aire atmosférico, correspondiente a este tipo de balones. En segundo lugar, se analizó la respuesta del balón en un caso real, en el que la conductividad térmica de la membrana que recubre el globo es finita, efectuándose el balance de calor entre el interior del balón y el aire atmosférico circundante. Para ello, se partió de la suposición de un comportamiento politròpico del gas contenido dentro del globo (usualmente H2 o He). Los procesos adiabático e isotérmico representan solamente dos casos particulares del comportamiento politrópico de cualquier gas. Si consideramos a la burbuja de gas contenida dentro del balón como un sistema termodinámico, en contacto a través de la pared del balón con una fuente térmica uniforme, es posible derivar una expresión que relaciona el índice politrópico con la conductividad térmica de la membrana que recubre el balón. Los resultados se aplicaron a una tropósfera isotérmica y de temperatura linealmente variable con la altura, respectivamente. Se estudiaron las situaciones en que el espesor de la membrana se mantiene constante y en que varía con la altura, para ambos perfiles verticales de temperatura de la atmósfera. La relación entre la conductividad térmica y el índice politrópico, se torna abrupta solamente cuando éste último se aproxima a los límites adiabático o isotérmico. A partir de la determinación del índice politrópico adecuado a la conductividad térmica de un determinado material, las ecuaciones obtenidas previamente para el límite adiabático permiten predecir la respuesta vertical de un balón de esta naturaleza en presencia de una onda de inercio-gravedad, dentro de las hipótesis con que han sido derivadas. En función de estos resultados, se analiza en detalle un caso experimental registrado durante el vuelo de un globo estratosférico abierto en la Provincia de Mendoza, Argentina. There have been found analytical solutions corresponding to the response of an atmospheric stratospheric open balloon, in the presence of inercio-gravity waves, during his ascent and descent in the troposphere. We considered monochromatic waves by simultaneous variations in density, speed and temperature. As a first step, there have been analyzed two extreme cases of thermal conductivity of the balloon: perfect and null. In the first case, the speed variations of the vertical velocity of the air, induced by the wave, dominates the response of the balloon. In the second one, the variations of density of the surrounding air also are significant in the behavior of it. Until here we conclude, bearing in mind previous results from other authors, that the response of the balloon in a real case is nearer to the adiabatic limit. Analytical expressions are obtained for the drag coefficient due to the atmospheric air, corresponding to this type of balloons. Secondly, the response of the balloon is analyzed in a real case of thermal finite conductivity of the membrane that covers it, and then, considering the heat balance between the interior of the balloon and the atmospheric surrounding air. It is supposed a polytrophic behavior of the gas contained inside the balloon (usually H2 or He). The adiabatic and isothermal processes, represent only two particular cases of the polytrophic behavior of any gas. If we consider the gas bubble contained inside the balloon as a thermodynamic system, in contact across the wall of the ball with a thermal uniform source, it is possible to derive an expression that relates the polytrophic index to the thermal conductivity of the membrane that covers the balloon. The results are applied to an isothermal troposphere and a linearly variable temperature with height, respectively. There are studied the situations in which the thickness of the membrane is kept constant and in which it changes with height, for both vertical profiles of atmospheric temperature. The relation between the thermal conductivity and the polytrophic index, becomes abrupt only when the latter comes closer the adiabatic or isothermal limits. From the determination of the polytrophic index corresponding to the thermal conductivity of a certain material, the equations obtained before for the adiabatic limit allow to predict the vertical response of a balloon of this nature in presence of inertia – gravity waves, inside the hypotheses with which they have been derived. From these results, we analyze in detail an experimental case registered during a fly of a open stratospheric balloon in the Province of Mendoza, Argentina. Fil: Cornejo, Jorge Norberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. application/pdf https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4218_Cornejo spa Universidad de Buenos Aires. 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Movimiento de globos estratosféricos abiertos en presencia de ondas de inercio-gravedad

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