Диффузия и спектры размеров частиц взвеси в суспензионном течении

• Автор: Силаева, Лада Вадимовна
• Шифр специальности: 04.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с.

Содержание

Содержание
Содержание
Введение
Глава ! Обзор результатов исследований турбулентной диффузии и
спектров размеров и взвешенных частиц
§ 1. Тилы гранулометрических спек тров взвеси и методы их описания
§ 2. Вертикальное распределение коэффициента турбулентной
диффузии
Глава II Характеристика объекта* методов и результатов исследований диффузии взвеси в плотностном потоке
§1. Объект исследований
§ 2. Аппаратура и методика
Глава ІП Распределение коэффициента турбулентной диффузии
§ 1. Особенности профиля коэффициента диффузии взвеси.
Диффузионный трштлет
§ 2. Сдвиговая и проникающая составляющие коэффициента диффузии
и их связи с осредаенными параметрами течения
§ 3. Профиль числа Шмидта
§4. Распределение концентрации взвеси в суспензионном ечении
§5. Основные результаты
Глава IV Спектры размеров частиц взвеси в плотностных течениях
§ 1. Описание экспериментальных даюшх
§ 2. Анализ спектров размеров взвеси,
§ 3. Аналитическое описание спектров размеров частиц взвеси с учетом
влияния нестационарности и адвективных изменений
концентрации
§ 4. Методика аппроксимации спектров размеров взвеси
§ 5. Связи параметров распределения частиц взвеси по размерам с
осредненными характеристиками течения
Содержание
Глава V Нестационарность гранулометрических спектров взвеси
§1. Структура поля возмущений концентрации
взвешенных частиц
§ 2. Волновые преобразования спектров размеров частиц
Глава VI Структурная диагностика плотностного течения по
распределениям частиц взвеси
§ 1. Восстановление профилей средней скорости
§ 2. Связь спектров размеров частиц с турбулентными
характеристиками течения
Основные результаты и выводы
Литература
Введение

Введение
Суспензионные потоки - широко распространенный вид придонных стратифицированных по плотности течений. Скорость распространения этих потоков вдоль наклонного дна под слоями вод меньшей плотности определяется повышенной концентрацией взвеси в придонной области.
Придонные стратифицированные течения относятся к числу основных форм движения водных масс в глубинных слоях озер, морей и водохранилищ. Для этих течений характерно неоднородное устойчивое распределение плотности жидкости р по высоте г. Рост плотности с глубиной обеспечивается термической, соленостной и суспензионной стратификациями.
Значительная часть материала суши, продуктов речного и промышленного стоков переносится придонными потоками из зон их формирования в глубоководные районы. В зависимости от скоростей плотностных течений возможны не только перенос взвеси, но донная эрозия с образованием подводных каньонов, а также разрушению подводных линий связи и других коммуникаций суспензионными потоками.
В связи с этим встает важнейшая научная и прикладная задача изучения придонных плотностных потоков, разработки методов их контроля, расчета и прогноза воздействия этих течений на рельеф дна, физико-химические свойства и структуру гидродинамических полей.
Взвешенные частицы разной крупности в стратифицированных течениях представляют собой набор естественных трассеров, изменения концентрации которых могут не только отражать, но и вызывать преобразования амплитудно-частотных характеристик турбулентности. Выявление закономерностей взаимодействия твердой примеси с турбулентным потоком позволяет применить профильные измерения концентрации и спектров размеров взвеси для исследования структуры течения. Выявление связей распределения частиц по размерам с
Глава II

Глава II ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА, МЕТОДОВ И
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ДИФФУЗИИ ВЗВЕСИ В ПЛОТНОСТНОМ ПОТОКЕ.
§ 1. Объект исследований.
Анализируемые данные получены при исследованиях суспензионного течения в Нурекском водохранилище. Плотностной поток в Нурекском водохранилище формируется при погружении холодных мутных вод р. Вахш под поверхностные слои огромного рукотворного моря, образовавшегося в горах Вахшского хребта после сооружения в 1972-1980 г. плотины Нурекской ГЭС. Протяженность водохранилища - до 70 км, глубина под плотиной - 300 м, максимальная ширина - 5 км. Уклон дна - до 10'2. Полный объем - 10,5 км3, площадь зеркала - порядка 100 км2. По морфологическому типу Нурекское водохранилище относится к канъонным, т.е. характеризуется большими глубинами и имеет вытянутую форму. Схема водохранилища [27] в области сформировавшегося плотностного течения показана на рис. 1.2. рис. П.1.
Придонное плотностное течение, обеспеченное притоком речных вод снежно-ледникового происхождения в водохранилище, транспортирует взвешенные частицы с размерами до 70 мкм при их средней по вертикали массовой концентрации S = (10~5 ч- 5 10'3) г/см3. Средние значения разности плотностей и температур жидкостей в потоке и над ним - не более 3-10'3 г/см3 и - 6°С. Дальность распространения течения - до 30 км.
Толщина 10-30 м и скорость потока 10V70 см/с близки к известным для его океанических аналогов. Это соответствие не удивительно, так как река Вахш, воды которой формируют плотностной поток, по концентрации взвеси аналогична известным крупным источникам поступления твердого материала в океан - рекам Нил, Инд, Оранжевая, уступая им лишь в водном стоке в 3-4 раза [21]. Среднегодовая концентрация взвеси - 4 кг/м3. Водный сток (3-102 -г 2-103) м3/с аналогичен стоку реки Колорадо (до ее