Теплообмен в плоском канале и окружающей его многослойной системе строительных материалов и грунтов

• Автор: Кушакова, Нэлли Петровна
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Главной энергетической базой России была и остается Западная Сибирь, и прежде всего Тюменская область, которая является основным районом страны по добыче нефти и газа, Освоение нефтегазопромысловых регионов Западной Сибири связано с большими объемами промышленно-гражданского строительства и необходимостью прокладки сложной сети инженерных коммуникаций различного назначения. Капитальные затраты при сооружении инженерных сетей на грунтах составляют до 30% расходуемых на жилищное строительство и благоустройство городских территорий, В нефтедобывающем районе Западной Сибири эти затраты увеличиваются в 1,5-2 раза. Сложность проектирования и строительства инженерных сетей обусловливается заболоченностью и наличием слабых водонасыщенных грунтов с большой глубиной промерзания. По мере расширения строительства все более важное значение приобретают вопросы устойчивости, эксплуатационной надежности и экономичности инженерных сооружений, что требует разработки наиболее рациональных решений, подтвержденных техникоэкономическим обоснованием,
Развитие строительного производства в специфических условиях Севера является стимулом для проведения обширных научных несла-
дований. Проводимые натурные и лабораторные испытания, разработка новых методик расчета строительных конструкций, прогнозирование водного и теплового режима грунтов., анализ эксплуатационных характеристик всего сооружения в целом, позволяют учесть местные условия, что не удается сделать на основе существующих нормативных указаний по проектированию зданий и сооружений. В проектах необходимо предусмотреть сокращение трудоемкости и продолжительности производства наружных работ при низкой температуре.
Вечномерзлые грунты занимают в России 11 квадратных миллионов суши. Их наличие накладывает отпечаток на производство любых строительных работ. Мерзлотно-грунтовые условия распространения вечномерзлых грунтов весьма сложные. От проектировщиков и строителей требуется повышенное внимание к вопросам устойчивости зданий и сооружений как на стадии проектирования, так и в период строительства и эксплуатации.
При проектировании, строительстве и эксплуатации промышленных и гражданских объектов в условиях Тюменского Севера возникают проблемы, связанны© с низкой температурой многолетней мерзлоты и замерзанием сточных, водопроводных и других подземных труб; с осадкой грунта под тепловыделяющими сооружениями или земной поверхности над ненагретыми сооружениями,
Исходным материалом для решения любой проблемы, вызванной наличием вечной мерзлоты, должен являться правильный прогноз температурного режима грунта в течение всего периода строительства и эксплуатации. Не только многочисленные теплофизические аспекты поведения мерзлых грунтов, но и вопросы теплового режима зданий становятся объектом интенсивного научного исследования.
При анализа конкретных технических ситуаций особое значение имеет правильная постановка и достаточно точное решение соответствующей задачи математической физики.
Далеко не всегда удается ограничиться известными методами физики и математики. Не всегда удается получить количественные результат в виде конкретного числа, поле температуры. Результаты могут иметь качественный вид. прогнозируется только характер поведения изучаемого объекта.
Действующие инженерные сооружения, например, тепловые сети, не удовлетворяют современным требованиям надежности и долговечности ни по качеству строительных конструкций теплопроводов, ни по теплофизическим показателям, т.е. не обеспечивают нормативных значений потерь теплоты. Многочисленные осложнения и аварии на скважинах в районах вечной мерзлоты, деформации жилых и производственных зданий, высокие расходы по содержанию автомобильных дорог
ЙоГсПСЗ ІГЛЖгЬіЛі іїйоит ТиГІ/ пглипгиліл асіІУЛ-ГіЛ МЛІ
3- ї у р'
І”*“*.!
іл ПЫ *э
6т Ц
ьезоазмеоном виде в+ = — . где ч = —- кинематическая вязкость. коэсЬ-

фициенты при частных производных в уравнениях (2.2)-(2.3) преобразуются к следующему виду;
— (ц + цт ) = у( І + є* ] Р
(2.16)

л, не,
! і V
реыц Хис ) Рг
, . гг +
і т —є г' Рг, ;

і *г }
А сами уравнения запишутся следующим образом [60|;
он оч
дх ду
(2.18)
он ои
I иР

О 1ІХ ' 6’

и 1
г V 1 Ц
Ч ОН Й‘ ) — ' сЫ
/ 'і Г і
5 ! .»! І

і “ 4* V л (Га их7
Рг ЗУ
Ючг* і

г Ат
ЯТ і С/ і.
/ ду
(7.20)
Роли рассматривать не только у час і о к с полностью развитыми профилями скорости и температуры, но и участок их развития, то в обпасти чисто сдвигового течения решение целесообразнее проводить в преобразованных координатах и используя функцию тока. Когда толщи-
на сдвигового слоя станет сравнимой с ширинои канала, перейти к ио-