Взаимодействие стабилизирующих и дестабилизирующих факторов…
11
На устойчивой ветви
CD
(см.
рис. 6) вертикальная скорость воды
положительна, т. е. вода течет вниз
в область пара и испаряется. Ветвь
CD
соответствует значениям ско-
рости
10
0,129 10
…
10
1, 33 10
м/c.
Поток жидкости направлен вниз,
и более холодная вода, достигая
поверхности фазового перехода,
охлаждает ее, в результате чего
возмущенный фронт передвигается
вверх в область более низких дав-
лений. При этом гидростатическое
давление воды, вызывающее неустойчивость Рэлея — Тейлора, умень-
шается и поверхность фазового перехода остается устойчивой. В этом
случае фронт фазового перехода движется в сторону, противоположную
направлению движения флюидов (что невозможно для поверхности
раздела в случае двух несмешивающих жидкостей).
Наконец, на одной части ветви
BC
бифуркационной диаграммы
происходит конденсация пара (скорости воды и пара направлены
вверх), а на другой — испарение воды (поток через фронт направлен
вниз). Однако абсолютного значения скорости потока через поверх-
ность фазового перехода недостаточно, чтобы компенсировать гид-
ростатическую неустойчивость Рэлея — Тейлора, и соответствующие
поверхности фазового перехода являются неустойчивыми, причем
неустойчивость имеет длинноволновый характер.
В связи со сложностью основных уравнений и граничных усло-
вий динамику геотермальной системы можно описать только с по-
мощью численного анализа. Поэтому при выборе достоверной чис-
ленной схемы большое значение имеет аналитическое описание не-
которых режимов. В частности, режимы в окрестности точек бифур-
кации
B
и
C
(см. рис. 6), которые описываются уравнением (9), мо-
гут служить для корректировки численных методов исследования
уравнений (1)–(3).
Заключение.
Таким образом, установлено, что особенности
формирования поверхностей фазового перехода вертикальных тече-
ний в геотермальных системах при неизменных градиентах давления
и температуры и различных проницаемостях и толщинах слоя связа-
ны с взаимодействием дестабилизирующих и стабилизирующих фак-
торов. К первым относится гидростатическая неустойчивость (вода
находится над паром) или неустойчивость Рэлея — Тейлора, ко вто-
рым — поток фаз через поверхность фазового перехода. Стабилизи-
рующий фактор преобладает, когда модуль скорости на фронте имеет
достаточно большое значение. Новая пара фронтов, один из которых
обязательно неустойчив, возникает или пропадает при критическом
Рис. 6. Бифуркационная диаграм-
ма, соответствующая кривой на
рис. 2
