Введение к работе
Актуальность исследования.
Перед современной океанологической наукой .тоит сложная и актуальная задача, связанная с необходимость*) описывать процессы осаждения на шельфе, переносы осадка, перемеще- иия газовзвесей и зоо-, фитопланктона. Решая эти задачи, мы решаем и экологические задачи, затрагивая проблемы окружавшей среды.
Существуют только концептуальные модели седиментации. В связи с исследованием переноса осадка возникают следующие физические задачи 123:
определение скорости и размеров осадка,
улучшение описания механизма переноса взвешенных частиц,
описание структуры с вторичной циркуляцией, накладывающейся на основной поток.
Эти задачи необходимо решать одновременно с помощью теоретических расчетов, лабораторных измерений и измерений натурных поли скорости и концетрации частиц в открытом море.
В настоящее время в практике гидрофизических исследований не существует даже приблизительной «диной теории переноса осадка. Эго и понятно, так как это довольно сложное природное явление, зависящее не только от иехаяизма осаждения гранул в жидкости,но и от параметров переноса масс самой воды, от взаимодействия биологического свойства.
В связи с этим в литературе обсуждаются следующие проб-
лемы. ООший перенос осадка в суспензии определяется с помощью интеграла осредненной по различным размерам скорости , Up и общей концетрации осадка на определенной глубине , врз (Ghosh et al.1981 в 13).
Q - J Up-Ops-
Общая скорость переноса слипшегося осадка Ra (McCave, Swift,1976 в [21) рассчитывается с помощью концетрации взвешенного осадка Сь , скорости падения частиц ws и сдвигового напряжения и граничного, выше которого осадкп не бывает.
Схема переноса осадка на шельфе.как правило, представляется следующим уравнением для концетрации (Komar,Inman, 1970, в С2]):
оС р ~hh
~ ». V-V С - - - {-->, где
"ot d "ot
С - осредненная по времени концетрация осадка, d - глубина воды, h - высота основной линии осадка. Все эти задачи решаются в следующих предположениях (Graf,1971 в С23):
-
Форма и размер однородные,
-
Плоский фрикционный слой от протуберанцев гранул (то ест*- незначительная турбулизация жидкости оседающими частицами),
- Б -
3. Поток - устойчивый и однородный. Скорость оседания частиц десятилетиечи считается по Стг су (Scheidegg;er.ie61 в ti];shlelds.l976,Yalln.l972 в [21-.(31):
2 а2е V - - — (Pp-Pw).
Целью работы является:
-
Исследование осаждающихся систем частиц в жидкости в задачах на шелі^е.
-
Развитие численного метода частиц для нужд гидродинамики при малых числах Рейнольдса, подсчитанных по размеру частиц.
-
Приближение знаний фундаментальной науки для нужд практики в морской гидрофизической науке.
Методы и<~следова*іИя: в работе использованы численный метод моделирования с помощью частиц и со стороны гидродинамики - метод точечных сил. раевитый академиком Струминским В.В. ч его школой и известный только в фундаментальной науке.
Научная новизна. Проанализирована пространственно-временная эволюция движения смесей простейших начальных пространственных конфигураі!*'й частиц с учетом гидродинамического взаимодействия между частицами j помощью введенного численно-графического метода. Выявлены четко выраженные колебательные процессы для цилиндричес-
в -
ких конфигураций систем частиц. Выделен простейший объемный гидродинамический осциллятор иа восьми частиц . Общий подход опробован на известных натурных фактах существования устойчивых кластеров v совпадения .картин изменения состоял* ансамблей частиц с уже просчитанными более ранними авторами.
Практическая ценность. Результаты исследований, полученные в работе, могут быть использованы непосредственно в гидрофизической практике:
В уравнении диффузии концетрации примеси - со стороны счета концетрации по выбранной модели и со стороны использования в этом уравнении модельно просчитанного коэффициента турбулентной диффузии по скорости движения фронта;учет реальной картины движения и сепарации смесей.
Результаты данных исследований могут быть использованы морскими подразделениями Госкомгидромета России и Украины, Институте Океанологии РАН. морском гидгюфиэическом ин-те и Ин-те Биологии Южных Морей АН Украины (оба в Севастополе), Ин-тах Гидродинамики (Новосибирск) и Гидромеханики (КиеО. а также НИИ нефтяной и азотной промышленности.
Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением модельных расчетов с реальными наблюдениями поведения больших ансамблей частиц и небольших кластеров.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывай:чсь на конференции молодых ученых МФТИ (1981), на научных семинарах и коллоквиумах МТИ АН Украины, ГОУРЭ, Института Океанологии РАН,Институте механики МТУ в течение 1992-1994 г.г.,ка научной конференции в Кацивели (3-12 мая
1694г.),в тезисах на Азиатском конгрессе 1992 г. в Корее.
Публикации. По теме диссертации опубликовано б работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, трех основных глав, одной дополнительной и заключения. Работа изложена на 100 страницах машинописного текста,
включая 1 таблицу, 35 рисунков, список литературы.