Экспериментальное исследование тонкой структуры свободных стратифицированных течений

• Автор: Левицкий, Владимир Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 212 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава Г Уравнения движения, критерии подобия и условия моделирования структурообразующих процессов возмущений морской среды
1.1. Определяющие уравнения, начальные и граничные условия
1.2. Основные структурные элементы термоконцентрационных течений, определяющие масштабы, критерии подобия.
1.3. Движение тела в непрерывно стратифицированной жидкости
1.4. Уравнения внутренних волн в непрерывно стратифицированной жидкости.
Глава 2. Аппаратура и методы лабораторных и натурных измерений параметров стратифицированных течений.
2.1 Лабораторный комплекс для моделирования
стратифицированных течений.
2.1.1. Лабораторная установка для изучения тонкой структуры конвективных течений (ТСТ)
2.1.2. Лабораторный передвижной бассейн (ЛПБ)
2.1.3. Лабораторный волновой канал (ЛВК)
2.1.4. Большой лабораторный измерительный комплекс (БЛИК)
2.2 Аппаратура для натурных исследований тонкой структуры.
2.2.1 Прецизионный зонд - профилограф
2.2.2 Антенна градиентно-распределенных датчиков температуры.
Глава 3. Лабораторное исследование структурообразующих мелкомасштабных процессов в морской среде.
3.1. Термоконцентрационная конвекция при однородном
боковом нагреве и охлаждении.

3.1.1. Термоконцентрационная конвекция при сильных стратификациях
3.1.2. Термоконцентрационная конвекция при слабых стратификациях.
3.1.3. Распад конвективных структур при выключении теплового источника.
3.2. Лабораторное моделирование пространственной картины внутренних волн в горизонтальной плоскости.
3.3. Свободные колебания шара на горизонте нейтральной плавучести.
Глава 4. Натурные исследования структурообразующих процессов
возмущений морской среды.
4.1. Измерение характеристик тонкой структуры среды.
4.2. Экспериментальное исследование внутренних волн
4.2.1. Измерение параметров внутренних волн.
4.2.2. Спектральный анализ внутренних волн.
Заключение.
Литература

ВВЕДЕНИЕ
В естественных условиях - в атмосфере, гидросфере (в озерах, водоемах, в окраинных морях и Мировом океане) в распределениях температуры, солености (влажности) и других параметров наблюдаются высокоградиентные прослойки [1], разделяющие более толстые однородные слои. Однако до настоящего времени не установлены основные механизмы формирования этого распространенного явления, к которым относят турбулентность, течения, многокомпонентную конвекцию, не определена связь между характеристиками среды и свойствами протекающих процессов. Одной из актуальных задач также является измерение параметров тонкой структуры в стратифицированной активной среде с внутренними волнами, вихрями, течениями, и степени ее влияния на перенос энергии и вещества.
Наряду с измерениями в естественных условиях стратифицированные течения широко изучаются методами математического и лабораторного моделирования. Наглядные и воспроизводимые результаты лабораторного моделирования используются для построения физических моделей и применяются для тестирования аналитических и численных расчетов. Перенос лабораторных данных на природные условия возможен при условии методической полноты эксперимента и выполнении критериев подобия.
Среди широкого круга явлений в непрерывно стратифицированных многокомпонентных средах, свойства которых зависит от действия силы тяжести, практически важными являются свободные конвективные течения и короткие внутренние волны.
Свободные конвективные течения в стратифицированной среде при наличии двух противоположно направленных составляющих ар-

сейм установлен на подвижной раме, которая опирается на неподвижное основание черев шаровой погон и перемещается по нему с помощью пары “винт-гайка”. Для уменьшения влияния вибраций здания основание бассейна установлено на виброопоры.
Такая конструкция подставки позволяет использовать интерференционно - теневой прибор ИАБ-458 установки ТСТ-1 и при этом подводить каждое окно под его оптическую ось, не внося возмущений в стратификацию. Перемещая бассейн, можно наблюдать эволюцию картины течения и волн на различных расстояниях от источника. Общий вид установки показан на рис. 2.3.
Система заливки ЛПБ позволяет заполнять бассейн как двухслойной, так и непрерывно стратифицированной жидкостью методом непрерывного вытеснения [66], Она включает два бака из нержавеющей стали 1Х18Н10Т объемом 320 л каждый, два насоса, систему трубопроводов с запорной арматурой. После распада стратификации раствор из бассейна перекачивается в бак для рассола для повторного использования.
ЛПБ оснащен трехкоординатным устройством перемещения датчиков, имеющим дистанционное управление. Устройство перемещается по направляющим, укрепленным на специальной подставке, установленной на виброопорах и не связанной механически с основанием бассейна для предотвращения влияния нежелательных вибраций, которые могут возбуждать нестационарные внутренние волны. Этот механизм обеспечивает перемещение датчиков по вертикали со скоростью 0,2 -г 1 см/с, по горизонтали поперек бассейна со скоростью 0,2-ю см/с и вдоль бассейна со скоростью 0,01X20 см/с и установку датчиков в заданную точку бассейна с регистрацией координат установки с погрешностью не более ±1 мм. Устройство может быть использовано для