- Главная
- О нас
- Проекты
- Статьи
- Регионы
- Библиотека
- Новости
- Календарь
- Общение
- Войти на сайт
1.9. Перемешивание объёмов воды
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы получить возможность отправлять комментарии
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.
Материал в разделах:
Календарь
Материалы данного раздела
- Предисловие
- Термины и определения
- Глава 1. Основы струйного метода
- Глава 2. Модель формирования качества воды в реке
- Глава 3. Обособленный выпуск сточных вод
- Вместо заключения
- Список литературы
- Приложение 1. Остаток свободной струи по числу шагов k
- Приложение 2. Упаковка и распаковка данных
- Приложение 3. Формулы для программы модели
Другие статьи
Активность на сайте
2 года 47 недель назад YВMIV YВMIV |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,524 | |
2 года 50 недель назад Гость |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,524 | |
2 года 50 недель назад Гость |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,524 | |
3 года 26 недель назад Евгений Емельянов |
Ядовитая река БелаяСмотрели: 301,524 | Возможно вас заинтересует информация на этом сайте https://chelyabinsk.trud1.ru/ |
2 года 50 недель назад Гость |
Ситуация с эко-форумами в Бразилии Смотрели: 9,157 | |