Влияние анизотропии проницаемости и свойств дна на тепловую конвекцию в донных отложениях
DOI:
https://doi.org/10.17072/1994-3598-2024-4-55-63Аннотация
Изучается влияние анизотропии проницаемости пористой среды и изменения проницаемости дна на конвективную неустойчивость в морских донных отложениях. Донные отложения моделируются как горизонтальная двухслойная система, состоящая из верхнего слоя пористой среды, насыщенной водой (наличие примесей не учитывается), и нижнего непроницаемого полубесконечного массива. Рассматриваются два типа граничного условия для фильтрационного потока на верхней границе (дне водного тела): открытая и непроницаемая граница. Линейный анализ устойчивости проводится в рамках сопряженной задачи о конвекции в горизонтальном слое пористой среды с жидкостью и теплопередаче в непроницаемом массиве снизу. Получены аналитические выражения для функции тока и температуры конвективной неустойчивости в зависимости от значений параметра анизотропии проницаемости пористой среды. Мерой анизотропии проницаемости принято отношение коэффициентов проницаемости в вертикальном и горизонтальном направлениях. Показано, что с увеличением анизотропии симметрия конвективного течения относительно центра слоя пористой среды нарушается: центр конвективного вала смещается к нижней границе слоя в среде с бóльшей анизотропией. Поле температуры глубже проникает во второй слой непроницаемой среды с ростом анизотропии проницаемости. Получены выражения, определяющие кривые нейтральной устойчивости для различных значений параметра анизотропии и при разных граничных условиях сверху. Определены критические значения числа Рэлея-Дарси и волнового числа. Порог возникновения конвекции повышается в системе с непроницаемой верхней границей по сравнению с открытой верхней границей. Увеличение анизотропии существенно понижает порог конвективной неустойчивости, а также уменьшает критическое волновое число. В пределе сильной анизотропии проницаемости, когда в горизонтальном направлении жидкость просачивается через пористую среду практически без сопротивления, конвекция становится длинноволновой, порог ее – ниже на порядок в сравнении с изотропной средой.Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Вестник Пермского университета. Физика
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Автор предоставляет Издателю журнала (Пермский государственный национальный исследовательский университет) право на использование его статьи в составе журнала, а также на включение текста аннотации, полного текста статьи и информации об авторах в систему «Российский индекс научного цитирования» (РИНЦ).
Автор даёт своё согласие на обработку персональных данных.
Право использования журнала в целом в соответствии с п. 7 ст. 1260 ГК РФ принадлежит Издателю журнала и действует бессрочно на территории Российской Федерации и за её пределами.
Авторское вознаграждение за предоставление автором Издателю указанных выше прав не выплачивается.
Автор включённой в журнал статьи сохраняет исключительное право на неё независимо от права Издателя на использование журнала в целом.
Направление автором статьи в журнал означает его согласие на использование статьи Издателем на указанных выше условиях, на включение статьи в систему РИНЦ, и свидетельствует, что он осведомлён об условиях её использования. В качестве такого согласия рассматривается также направляемая в редакцию справка об авторе, в том числе по электронной почте.
Редакция размещает полный текст статьи на сайте Пермского государственного национального исследовательского университета: http://www.psu.ru и в системе OJS на сайте http://press.psu.ru
Плата за публикацию рукописей не взимается. Гонорар за публикации не выплачивается. Авторский экземпляр высылается автору по указанному им адресу.
