Математическое моделирование одного эффективного способа забора воды из определенного слоя двухслойного стратифицированного водоема
Резюме
Актуальность работы. В статье разработан новый эффективный способ селективного забора воды из определенного слоя двухслойного стратифицированного водоема. Цель исследований. Разработка нового эффективного способа селективного забора воды из определенного слоя двухслойного стратифицированного водоема. Объект исследований. Вода из слоев отводится двумя соосными трубами (труба в трубе). Наружная труба опущена в верхний слой. Внутренняя труба опущена в нижний слой. Проемы труб находятся на одинаковом расстоянии от первоначального положения поверхности раздела слоев. Площадь поперечного сечения наружной трубы в два раза больше, чем площадь поперечного сечения внутренней трубы. Метод исследования. Составлена математическая модель селективного водозаборного процесса, когда вода достается через вышеуказанные две трубы. Модель представляет контактную начально-краевую задачу математической физики, составленную на базе теоретической гидромеханики в сочетании с методами источников и стоков. При заборе воды из определенного слоя общеизвестными способами по мере увеличения расхода (скорости) забираемой воды поверхность раздела сильно искривляется и поднимается либо опускается до проема водозаборной трубы, чем нарушается селективный водозаборный процесс. В результате аналитического решения начально-краевой задачи получена совокупность расчетных формул для уравнения искривленной поверхности раздела слоев. Результаты исследования. На базе полученной совокупности формул компьютерными вычислительными экспериментами доказано, что при синхронном заборе воды через обе трубы с одинаковыми расходами поверхность раздела не искривляется, сохраняя свое первоначальное горизонтальное положение при произвольных одинаковых значениях расхода забираемых вод. Таким образом, высокая эффективность разработанного в статье способа селективного забора воды становится доказанным утверждением. Способ позволяет забирать воду с высоким расходом из подходящего слоя для нужд водоснабжения.
Литература
Аверкиев А.Г., Макаров И.И., Синотин В.И. Бесплотинные водозаборные сооружения. М.: Л.: Энергия, 1969. – 164 с.
Басниев К.С., Кочина И.Н., Максимов В.М. Подземная гидродинамика. М.: Недра, 1993. – 408 с.
Белолипецкий В.М., Костюк В.Ю., Шокин Ю.И. Математическое моделирование течений стратифицированной жидкости. Новосибирск: Наука, 1991. – 176 с.
Букреев В.И. Способ управления селективным водозабором через отверстие в вертикальной стенке. Прикладная механика и техническая физика. – 2010. – Т. 51. № 3. – С. 49–54.
Вазов В.В., Форсайт Дж. Разностные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных. Перевод с английского. М.: Изд. иностранной литературы, 1963. – 483 с.
Гавич И.К. Гидро-Геодинамика. М.: Недра, 1988. – 246 с.
Гинзбург И.П. Теория сопротивления и теплопередачи. Л.: Изд. Ленинградского университета, 1970. – 378 с.
Губанов Р.С. Эксплуатация гидротехнических сооружений и трансформация сооружений, и трансформация прибрежного фаунистического комплекса (Tetrapoda) озера Лысый Лиман. // Геология и геофизика Юга России. – 2022. – Т. 12. № 2. – С. 103–116. DOI: 10.46698/VNC.2022.30.68.008.
Заалишвили В.Б., Музаев И.Д. Один эффективный метод решения начально-краевых задач поперечных колебаний балки с учетом ее внутреннего сопротивления. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 12. № 2. – С. 55–66. DOI: 10.46698/VNC.2023.63.12.005.
Заалишвили В.Б., Мельков Д.А., Фидарова М.И., Харебов К.С. К вопросу пересчета сейсмической интенсивности шкалы Японского метеорологического агентства (JMA) в макросейсмическую шкалу MSK. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. № 1. – С. 19–35. DOI: 10.46698/VNC.2024. 82.41.002.
Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1977. – 830 с.
Кошляков Н.С., Глинер Э.Б., Смирнов М.М. Уравнения в частных производных математической физики. М.: Высшая школа, 1970. – 710 с.
Ламб Г. Гидродинамика. М.: Л.: Гостехиздат, 1947. – 928 с.
Маскет М. Физические основы технологии добычи нефти. М.: Л.: Гостехиздат, 1953. – 607 с.
Методические указания по технологическим расчетам водоемов-охладителей. / Исполнители А.С. Соколов, И.И. Макаров, В.И. Кравец, З.Р. Филиппова. СПб.: ВНИИГ, 2003. – 116 с.
Музаев И.Д. Математическое моделирование селективных водозаборных процессов в двухслойном стратифицированном водоеме. // Геология и геофизика Юга России. – 2024. – Т. 14. № 3. – С. 29–40. DOI: 10.46698/y4376-5315-2395-x.
Музаев И.Д., Созанов В.Г. К теории поверхностных гравитационных волн КошиПуассона в узких непризматических водоемах. Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. – 1995. – № 3. – С. 40–43.
Музаев И.Д., Харебов К.С., Музаев Н.И. Математическое моделирование способа управления селективным водозаборным процессом в стратифицированном водоеме. // Вычислительные технологии. – 2020. – Т. 25. № 5. – С. 4–16.
Справочник по гидравлике. / Под редакцией В.А.Большакова. – Киев: Вища Школа, 1977. – С. 223–225.
Сретенский Л.Н. Теория волновых движений жидкости. М.: Наука, 1977. – 815 с.
Чарный И.А. Подземная гидрогазодинамика. М.: Недра, 1968. – 299 с.
Шокин Ю.И., Рычков А.Д., Хакимзянов Г.С., Чубаров Л.Б. О численных методах решения задач наката волн на берег. // Вычислительные технологии. – 2015. – Т. 20. № 5. – С. 214–232.
Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М.: Колос, 2004. – 480 с.
Craya A. Recherches theorignes sur lecoulement de couches superposes de fluides de densites defferents. // La Houille Blanche. – 1949. – Vol. 35. Issue 1. – pp. 44–55. DOI: 10.1051/lhb/1949017.
Garabedian P.R. The mathematical theory of three-dimensional cavities and jets. // Bulletin of the American Mathematical Society. – 1956. – Vol. 62. Issue 3. – pp. 219–235.
Harleman D.R.F., Stolzenbach K.D. Fluid mechanics of heat disposal from power generation. // Annual Review of Fluid Mechanics. – 1972. – Vol. 4. – pp. 7–32.
Karplus W.J. Water coning before breakthrough an electronic analog treatment. // PetroleumTrans. Society. – 1956. – Vol. 207. Art. No. 240.
English
Русский
