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
Особенности становления общественного экологического движения на Южном Урале в свете социоестественной истории и как пример формирования экологического мировоззрения в условиях гиперпромышленного региона. Общественное экологическое движение, возникшее с перестройкой и глобальным экологическим кризисом в конце 80-х годов, как один из институтов становления молодой российской демократии, быстро стало впитывать в себя благодаря медийным и интернет- коммуникациям опыт мирового экологического движени...
В течение нескольких лет участники эколого-краеведческого кружка «Я – исследователь!», организованного в МБОУ АСОШ №5 Алтайского района принимают участие в краевом исследовательском конкурсе «Красная книга Алтайского края», организаторами которого являются краевая программа «Усынови заказник» и Министерство природных ресурсов и экологии Алтайского края. Главной целью конкурса стало изучение и сохранение редких и исчезающих видов растений и животных на те...
Алтайские экологи победили в апелляции: судебное решение по запрету золотодобычи на реке Ануй вступило в силу 18 декабря состоялось рассмотрение апелляционной жалобы ООО «Ануй» на решение Центрального районного суда города Барнаула, принятое по иску общественной организации «Экологический актив», о запрете золотодобычи на реке Ануй в Солонешенском районе Алтайского края. Экологические права граждан в суде защищал координатор группы общественного экологического мониторинга...
26 декабря 2019 года прошло заседание Госсовета по вопросам аграрной политики. Я, как обычный россиянин, внимательно смотря по телевидению это заседание, хотел бы что-нибудь узнать о развитии новой техники для земледелия, но о ней не говорили. Ни слова. Говорили о том, что разведение улиток теперь будет самостоятельной отраслью сельского хозяйства, и это конечно меня очень обрадовало, хотя улиток не ел, не пробовал и есть не собираюсь. А вот о том, что хорошо бы электрифицировать земледелие, а е...
Мы помним рождественское перемирие 1914 года как момент гуманизма среди войны. Четыре года спустя на Рождество развернулась более мрачная история. Мэри Элизабет Кокс Это известная история, и в значительной степени правдивая: на Рождество 1914 года, через пять месяцев после начала Первой мировой войны, группы немецких и британских войск вдоль бельгийской и французской границы сложили оружие и провели неофициальное перемирие. В канун Рождества люди распевали рождественские гимны по всем окопам, а...

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»

 

Активность на сайте

сортировать по иконкам
1 год 20 недель назад
Надежда Бреева
Надежда Бреева аватар
Нужна ли России ГИС с информацией о состоянии и качестве поч...
Смотрели: 4,664 |

Проверить почву на соответствие гигиеническим нормативам ГН 2.1.7.2041-06 [Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почв...

1 год 34 недели назад
Дмитрий Мартынов
Дмитрий Мартынов аватар
Нужна ли России ГИС с информацией о состоянии и качестве поч...
Смотрели: 4,664 |

Инженерно-экологические изыскания (http://s-g-i.ru/ecologic...

6 лет 7 недель назад
Наталья Новоселова
Наталья Новоселова аватар
Нужна ли России ГИС с информацией о состоянии и качестве поч...
Смотрели: 4,664 |

Интересно. Вынесу в Новости на ГИС Лаб. 

24 недели 1 день назад
Марина Иванова
Марина Иванова аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 188,764 |

Спасибо за ссылку. Очень пригодилась! ...

3 года 36 недель назад
martaka maminov
martaka maminov аватар
Спелеологи Всех стран объединяйтесь!

Смотрели: 188,764 |

Обращайтесь, отличная компания http://www.ecocentrp.ru/about/...

размешен 23.01.20 | Тип: Событие

22 февраля, в субботу, в МКУ «Координационный центр «Активный город» в ресурсном центре общественных объединений Центрального района города Новосибирска (Крылов...

размешен 22.01.20 | Тип: Статью

У нас в гостях экологический активист и художник Наталья Витальевна Павлушина.

Наталья  рук...

размешен 22.01.20 | Тип: Статью

Технологии хлорирования  и озонирования воды для её обеззараживания в  процессе водоподготовки не безупречны  с  экологической  точки  зрения. В рез...

размешен 22.01.20 | Тип: Новость

После обращения активистов Общероссийского народного фронта в Кировской области региональное министерство охраны окружающей среды провело административное расследование по факту сброса отход...

размешен 15.01.20 | Тип: Новость

Москва.14.01.2020 - Black Star Burger заботится об окружающей среде. Теперь во всех ресторанах сети в Москве можно найти контейнеры для раздельного сбора мусора. Пластик, бумага и металл буд...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал