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
16 августа в Академгородке состоялся пикет против планов мэрии отдать часть Нижней зоны научного центра под массовую застройку. Активисты вытупают против планируемой властями реализации проекта комплексного развития территории Нижней зоны Академгородка, предполагающего строительство многоэтажек высотностью до 17 и более этажей на месте 32 двухэтажек и увеличение на треть числа жителей Нижней зоны Академгородка. Пикет проходил на территории бывшего рынка Нижней зоны Академгородка, где власт...
Ледяной щит Гренландии тает быстрее, чем прогнозировалось. Это очень неприятная новость для низменных береговых линий мира, которым грозят катастрофические затопления.  Я стою на краю ледяного щита Гренландии, загипнотизированный умопомрачительной сценой естественного разрушения. Участок фронта ледника шириной в милю раскололся и обрушивается в океан, откалывая огромный айсберг. Сераки (фр. sérac), гигантские столбы льда высотой с трехэтажный дом, подбрасываются, как играль...
В начале 1600-х годов правители Японии опасались распространения христианства, которое  было привнесено в южные районы страны европейскими миссионерами. В качестве ответной меры они в 1603 году фактически изолировали острова от внешнего мира,  при этом японцам не разрешалось уезжать, а очень немногим иностранцам разрешалось въезжать. И границы в это время,  известное как период Эдо Японии, оставались закрытыми почти три столетия до 1868 года. Это...
Земля примерно на 1,1 ℃ теплее , чем в начале промышленной революции. Это потепление не было равномерным, и в некоторых регионах потепление происходило гораздо быстрее. Одним из таких регионов является Арктика. Новое исследование показывает, что за последние 43 года Арктика нагревалась почти в четыре раза быстрее, чем остальной мир. Это означает, что Арктика в среднем примерно на 3℃ теплее, чем в 1980 году. Это вызывает тревогу, потому что Арктика содержит чувс...
Клуб «Бумеранг» в пятый раз провел для любителей природы всех возрастов праздник «Ночь китов», посвященный Всемирному дню морей. Мероприятие было организовано при поддержке Международного консорциума «Сахалин-1», городского парка Южно-Сахалинска и сахалинского поисково-спасательного отряда им. В.А. Полякова Главного управления МЧС России по Сахалинской области. Для гостей праздника волонтёры и партнёры Клуба «Бумеранг» организовали 14 тематических...

Материалы данного раздела

Фотогалерея

Активность на сайте

сортировать по иконкам
42 недели 6 дней назад
YВMIV YВMIV
YВMIV YВMIV аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

45 недель 15 часов назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Thank you, your site is very useful!

45 недель 1 день назад
Гость
Гость аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

1 год 21 неделя назад
Евгений Емельянов
Евгений Емельянов аватар
Ядовитая река Белая

Смотрели: 243,754 |

Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/

45 недель 1 день назад
Гость
Гость аватар
Ситуация с эко-форумами в Бразилии

Смотрели: 3,222 |

Спасибо, ваш сайт очень полезный!

размешен 01.10.22 | Тип: Новость

Вести сообщества Хранителей Природных Территорий

...
размешен 30.09.22 | Тип: Статью

Авария на четвертом реакторе Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к крупнейшему выбросу радиоактивных материалов в окружающую среду в истории человечества. Последствия острого облучени...

размешен 30.09.22 | Тип: Новость

Главные экологические новости на текущий день в новом выпуске Обзора Международного Социально - экологическо...

размешен 30.09.22 | Тип: Новость

Новое в экологических рассылках на текущий день.

...
размешен 30.09.22 | Тип: Новость

Вести сообщества Хранителей Природных Территорий

 

...

Подпишись на рассылку

Будьте в курсе последних новостей!

RSS-материал