1.9. Перемешивание объёмов воды

Из рассмотрения содержания пункта 134 можно увидеть логическое противоречие между отрицанием принципа смешения и признанием перемешивания объёмов воды в водохранилище. Чтобы доказать отсутствие противоречия, необходимо обратиться к истокам возникновения теории смешения. 

В основу теории смешения положено явление, которое исследовал Рейнольдс. Согласно результатам широко известного эксперимента, переход окрашенной струи из ламинарного режима к турбулентному сопровождается мгновенным распределением краски струи в объеме окружающего её водотока.

Это явление и лежит в основе теории смешения. Перенос результата этих опытов в натуру оказался не простым. Вот  что записано А. В. Караушевым и Н. А. Панчуриным в Сборнике задач по гидравлике, выпущенном в 1957 г. [17, c. 94]: «Пульсация скоростей в турбулентном потоке связана с интенсивным перемешиванием водных масс. В той же мере турбулентная вязкость и турбулентная теплопроводность отличается от физической вязкости и теплопроводности воды.  Это перемешивание в тысячи, сотни тысяч раз превосходит интенсивность физической диффузии, т. е. перемешивания, обусловленного молекулярными явлениями.- И далее, - … уравнения турбулентного движения, турбулентной диффузии и турбулентной теплопроводности содержат свойственные для этого вида движения параметрами, именуемыми виртуальными коэффициентами вязкости, диффузии и теплопроводности». Реальных физических сил не нашлось для обоснования переноса результата опыта Рейнольдса на водные массы в реке.
В сущности, момент перехода от ламинарного движения к турбулентному в опыте Рейнольдса  осуществлялся тогда, когда величина энергии струи оказывалась достаточной, чтобы  весь водоток привести к скорости турбулентного режима. Турбулентным оказался весь расход воды в трубе, а не только струя.

Позднее экспериментаторы увеличили диаметр трубы. Оказалось, что окраска не охватывает весь водоток. Турбулентная смесь обособилась в отдельную струю. Она не распространилась далее некоторой поверхности. В водотоке образовалось две струи: смешанная  струя в центре и кольцевая (фоновая струя) на периферии. Причём размер смешанной струи уменьшился по мере дальнейшего движения в трубе.

Новые результаты следовало бы использовать для отмены принципа смешения, по крайней мере, по трём причинам: первая --- турбулентным оказался ограниченный пакет струй (в смешении участвуют неопределённые и ограниченные расходы воды); вторая --- обнаружена тенденция возврата к начальному сечению струи (обратная диффузия?); третья --- начальное динамическое состояние  водотока и струи в реке не соответствуют исходному состоянию струй в опытной установке. В опыте все компоненты в ламинарном режиме. Струя сточных вод, сбрасываемых в реку, турбулизована ещё в трубах, а принимающий водоток практически всегда турбулентный.  Повторная турбулизация турбулентных вод невозможна. Смешение принципиально не способно возникать  при таких начальных условиях.

   Можно предположить, что в опыте Рейнольдса произошёл процесс, подобный процессу кристаллизации: на основе энергии, добавляемой в струю экспериментатором, расположение молекул в объёме водотока стало  регулярным, возник некий текучий кристалл. Более жёсткие связи между молекулами кристалла привели к повышению вязкости воды. Это объясняет переход движения воды в квадратичную область сопротивления, объясняет устойчивость струй в реке на протяжении десятков километров и многие другие явления.

Критерий Рейнольдса --- это не признак турбулентности, это критерий перехода динамического состояния струи на квадратичный уровень сопротивления движению.

Смешение в реках не существует, так как невозможна  турбулентная диффузия вещества из турбулентной струи в турбулентную среду. Оно происходит там, где струя разрушается: в областях вихревого движения (шиверы, перекаты, быстротоки), зонах водоворотной воды и в местах с чрезвычайно сильным скачком скорости течения в принимающем водотоке.

Практически подобное положение применяется в теории отрывных струй. На рис. 1.17 показана струя, после отрыва которой от крыла (и только под ней) возникает зона смешения [27, c. 22].


Рис. 1.17. Вязкие эффекты при обтекании профиля (положительный угол атаки)

В аэродинамике и гидродинамике смешение обнаруживается на грани перехода от прямолинейного движения к криволинейному, вращательному. Источник возникающей энергии подобен источнику энергии торнадо, флаттера, омута, образования каверн на лопастях гребных винтов судов и насосных установок.
 Рассматриваемое явление в области вихревого движения предпочтительно называть перемешиванием, что точно соответствует физическому процессу.

Комментарии материала:

Разместить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
Независимый социолог-исследователь Мария Туровец на примере протестов в Архангельской и Воронежской областях попыталась разобраться, как устроены изнутри экологические протесты в России и что влияет на их длительность и устойчивость. В августе 2019 года исполнился год протестам в Шиесе, самому активному на сегодня, однако далеко не первому низовому экологическому движению в России. До него с 2012 до 2014 года жители протестовали против добычи никеляв Воронежской области....
Как участника волонтерского движения «Серебрянные волонтеры» Бурятии меня пригласили на второй межрегиональный Байкальский форум этого движения. Форум проходил на берегу Байкала в селе Энхалук Кабанского района Бурятии.  Заглянул в Интернет насчет погоды там на 30-31.09.2019 – не жарко: днем 14С, ночью 10. А ведь август -  самый разгар бархатного сезона не только на Байкале. Пришлось одеть обычную полевую геологическую одежку.  А уже в автобусе было время подумат...
Сам себе расследователь: как пользоваться открытыми базами данных. Умение работать с источниками информации – важнейший навык для любого активиста. В предыдущих главах мы обсуждали, как получать нужную информацию и как сделать из нее начинку для «реактивного снаряда» кампании – использовать в заявлениях в компетентные органы. Но добывать нужные сведения можно не только при помощи сарафанного радио или официальных запросов, на которые часто приходят отписки или неправомерн...
Эксперты и активисты регионального штаба ОНФ в Москве помогли жителям деревни Нижнее Валуево Новомосковского административного округа Москвы спасти территорию Марьинского оврага от затопления и вымирания «краснокнижных» животных и растений. История с Марьинским ручьем длилась более трех лет. Летом 2017 года обеспокоенные жители обратились в московский штаб ОНФ с просьбой разобраться в ситуации. В ходе выездного рейда активисты Народного фронта на месте природного оврага и русла ручь...
«Мы получаем от природы воздух, которым мы дышим, воду, которую мы пьем, продовольствие и ресурсы, которые мы используем. Природа поддерживает функционирование нашей экономики и что, не менее важно, наше здоровье, вдохновение и счастье». - Марко Ламбертини, Генеральный Директор Международного секретариата WWF International   ЧТО ТАКОЕ УСТОЙЧИВОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ? КОНЦЕПЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ Термин «биологическое разнообразие» начал широко применяться с 1972...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Интересные ссылки

Коллекция экологических ссылок

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

«Спутниковый мониторинг пожаров на Дальнем востоке России». Сервис работает на основе технологии «Геомиксер», разработанной в ИТЦ «СКАНЭКС»

Активность на сайте

сортировать по иконкам
49 недель 2 дня назад
Екатерина Алтайская
Екатерина Алтайская аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 4,702 |

Добрый день, уважаемые форумчане! Я пишу статьи про ФККО, на самые злободневные темы. Предлагаю вам ознакомиться с последними материалами о...

3 года 42 недели назад
Юсуп Хизиров
Юсуп Хизиров аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 4,702 |

Отзывы на гипотезу:­­

Викизнание: Обсуждение: Приливы_и_отлив­­ы
http:/.../goo.gl/JTHKlX
Википедия: Обсуждение: Прилив и...

3 года 42 недели назад
Юсуп Хизиров
Юсуп Хизиров аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 4,702 |

Стоячие волны, и волны убийцы, полагаю ­результат деятельности водоворотов.
http:/.../goo.gl/vC3a3j
https:/.../goo.gl/nR1WNZ...

3 года 42 недели назад
Юсуп Хизиров
Юсуп Хизиров аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 4,702 |

Причиной вертикальньного перемещения ок­еанических вод также является прецессия ­водоворотов. В природе нет суеты и если ­прецессия водоворо...

3 года 42 недели назад
Юсуп Хизиров
Юсуп Хизиров аватар
Приливы и отливы-результат опрокидыван­и­я водоворотов

Смотрели: 4,702 |

Схема движения приливной волны, по пери­­метру Североантлантического­ планетарно­г­о водоворота (съемка со­ спутника)
...

размешен 14.09.19 | Тип: Статью

Профессии будущего рождаются из новых подходов. Один из таких подходов – социальное предпринимательство.

Что это за подход? Когда на смену максимизаци...

размешен 13.09.19 | Тип: Статью

 Известный российский журналист, кандидат филологических наук, пр...

размешен 13.09.19 | Тип: Статью

«Протест действием»: как организовать и провести публичную акцию.

...
размешен 13.09.19 | Тип: Статью

Активисты регионального отделения ОНФ в Москве на базе столичного Экоцентра «Воробьевы горы», подведомственного Департаменту природопользования и охраны окружающей среды Москвы,...

размешен 13.09.19 | Тип: Статью

Непобедимый А.В.Суворов. Гусар, Герой Великой Отечественной, генерал А.В.Горбатов.

Вскоре после окончания Великой Отечественной Войны справили новоселье жиль...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал