Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Вопрос взаимодействия придонных плотностных потоков с препятствиями различной формы является одним из актуальных вопросов современной гидродинамики и физики океана. Это связано, в первую очередь с теми важными приложениями, которые могут иметь результаты исследований- взаимодействий такого рода. Известно, что в придонной области'океана распространяются течения повышенной солености и пониженной температуры, т.е. зоды повышенной плотности. Поскольку рельеф дна является сильно неоднородным, то эти течения начинают взаимодействовать с неровностями дна и препятствиями в виде подводных возвышенностей.При таком взаимодействии возникают устойчивые вихревые образования. Причем, возникшие вихре/.ч? струк'П/сч оказывают существенное влияние на динамику течения в окрестности препятствия.
Несмотря на всю актуальность исследования взаимодействия плотностных течений с препятствиями, многие основные моменты этого явления остаются не изученными до сих пор.. Поэтому исследование режимов течения, при которых происходит вихреобразование на препятствиях и отрыв отдельных вихрей, является Еесьма актуальным и необходимым для прогноза гидродинамики жидкости в окресностях подводных возвышенностей.
Причиной образования вихревых структур яеляются не только препятствия, но и встречные течения. Совсем не изученным остается вопрос влияния встречного придонного плотностного потока на вихреобразование ..
В настоящее время имеется обширная литература( в плоской постановке), по исследованию обтекания препятствий жидкостью с непрерывно увеличивающейся по глубине плотностью. Но совсем мало сведений по перетоку через препятствие плотностного потока с перегибом
- 4.-плотности на границе раздела потока с вышележащими слоями боны. К тому же такие потоки широко распространены в океане. Взаимодействие придонных плотностных потоков мекду собой и неровностями дна приводит к порождению вихрей жидкости одной плотности в другой, образованию внутренних волн, зон тени и зон рециркуляции, апвеллингу. &ание этих процессов важно для рыбного промысла, так как наиболее рыбопродуктивными являются области бога тые питательными веществами,привносимыми из глубинных частей ок ана.
Актуальность данной диссертационной работы проявляется с то ки зрения решения задач охраны окружающей среды. Сейчас поступление в воды океана различного рода отходов, образующихся в результате производственной деятельности человека, в десятки раз превосходит естественные. Нужно быть уверенным, что данные отходы не будут вынесены в самом неожиданном месте.
Цель и задачи исследований: Целью настоящей работы является экспериментальное исследование на лабораторных моделях особенностей придонных плотностных потоков в процессе их взаимодей ствия между собой и с препятствиями различной формы.
В соответствии с поставленной целью решаются следующие зада чи:
исследование устойчивости фронтальной поверхности придонного плотностного потока по параметру, являющемуся отношением числа Рейнольдса к квадрату плотностного числа Фруда ( Re//> );
выделение по параметру Re./Fr областей интенсивного вих-реобразования и устойчивости фронтальной поверхности придонного плотностного потока при взаимодействии его со встречным потоком и прапятстиями;
проведение экспериментов и сравнение полученных результате
,_5-
опыгэв по перетоку плотностного потока с перегибом плотности на границе раздела потока с вышележащими слоями воды с имеющимися ,в литературе результата?/;; обтекания препятствий жидкостью с непрерывно увеличивающейся по глубине плотностью;
- исследование эволюции одиночных вихрей более плотной жидкос
ти в мензе плотной.
Наутаая новизна состоит в:
исследовании взаимодействия встречных придонных плотностных потоков, которые ранее не проводились;
выделении режимов течений, при которых граница раздела разно-плотностных слоев становится неустойчивей, образуются вихри более плотной тадкости в менее плотной, г, исследовании эволюции этих вихрей.
Основные положения выносимые на зашиту
I. Впервые были зафиксированы и исследованы две стадии эволюции вихря плотной жидкости в менее ПЛОТНОЙ.
с. _о параметру - число Рейнольса, /> - плотност-
ное чисто Фруда) определены режимы течений, при которых фронтальная поверхность придонных плотностных потоков становится неустойчивой. Прячем, при исследовании взаимодействий встречных придонных плотностных потоков параметр Re/F/~ выбран таким образом, что при отсутствии встречного потока он переходит в параметр одного потока.
-
1?и взаимодействии встречных придонных плотностных потоков получена зависимость максимальной высоты подъема плотной жидкости от суммы толшик. плотностных потоков.
-
Введен такой линейный масштаб, при котором наблюдается хорошее качественное и количественное совпадение результатов обтекания препятствий линейно-стратифицированной по плотности жидкостью
и придонным плотностным потоком с резкой границей раздела.
Структура и объем... диссертации. Работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы, содержащего 95 наименований. Обший объем работы 128 страниц, включая 71 страницу маши нописного текста, 45 рисунков.
Практическая значимость работы. Проведенные исследования углу ляют представления о придонных плотностных потоках. Результаты ра боты у.огут быть использованы для прогноза вихревых образований пл ной жидкости в менее плотной, а также для дальнейшего изучения ди намики этих вихрей.
Полученные результаты используются в АтлантНИРО при составлен] рекомендаций к промысловым прогнозам.
Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, докладывались на ГУ Всесоюзной конференции "Технические средства изучения и освоения океана" ( Владивосток, 1933); Всесоюзной конференции "Сырьевые ресурсы Антарктической зоны океана и проблемы их рационального использования" (Керчь, 1933); П Всесоюзной конференции "Динамика и термика рек, водохранилищ и эстуариев"(Москва, 1934); П Всесоюзном симпозиуме "Тонкая структура и синоптическая изменчивость морей и океанов"( Таллин, 1934); Ш Международном симпозиуме г тропической метеорологии (Ялта,1935); II- Всесоюзном симпозиуме "Механизмы генерации мелкомасштабной турбулентности в океане"(Кали нинград,1935г.); Ш Съезде советских океанологов (Ленинград, 1935); Всесоюзной конференции "Проблемы стратифицированных течений",(Юрма ла,І938); Ш Всесоюзной школе-семинаре "Методы гидрофизических исследований" (Светлогорск,1939); Ш Всесоюзном совещании Рабочей группы по лабораторному моделированию динамических процессов в оке ане (Новосибирск, 1939).
В полном объеме диссертация-докладнвалась на семинаре кафедры
-У -физики ЯЩИК, объединенном научном семинаре при Алма-Атинском
Архитектурно-строительном институте (Кафедры ААСИ-" Физика" и ТиКУ,
лаборатории гидродинамики института математики и механики АН Каз.
ССР).