Обзор и анализ исследований тепломассообмена в стратифицированной морской воде
5
при этом течения называются внутренними, так как формируются
внутри некоторых границ. Изменение в объеме температуры и (или)
концентрации одного или нескольких химических компонентов так-
же приводит к возникновению движения. Местную выталкивающую
силу вычисляют по местной мгновенной гравитационной силе
g
в
данной точке путем вычитания из нее некоторой средней характер-
ной объемной силы
,
r
g
т. е.
(
),
r
B g
где
r
— характерная
плотность.
Выбор плотности
r
зависит от рассматриваемого внутреннего
течения. В качестве простого примера рассмотрим горизонтальный
слой жидкости между верхней и нижней ограничивающими поверх-
ностями, имеющими температуры соответственно
1
t
и
2
.
t
При
2 1
t
t
слой жидкости неустойчиво стратифицирован, если плотность рас-
сматриваемой жидкости уменьшается с ростом температуры. При не-
которых условиях возникает движение, вызванное выталкивающей
силой. В таком течении местную характерную плотность
r
на раз-
личных высотах вычисляют по линейному распределению темпера-
туры, существующему в вертикальном направлении при отсутствии
движения жидкости, т. е. в условиях чистой теплопроводности. В бо-
лее сложных внутренних течениях и (или) при других объемных си-
лах методика выбора закона изменения характерной плотности
сложнее.
Течение и перенос.
Гравитационная выталкивающая сила
(
)
r
g
является движущей силой, приводящей к возникновению
течения. При аналитическом описании она входит в общее векторное
уравнение баланса сил и количества движения. Дополнительными
балансовыми уравнениями являются уравнение неразрывности и
уравнение сохранения массы, которое описывает любой процесс пе-
реноса, вызывающий изменение плотности. Таким образом, всегда
имеются по крайней мере три совместных уравнения, определяющие
параметры течения: скорость, давление и температуру или концен-
трацию. Кроме того, необходимо уравнение, связывающее параметры
состояния, в частности
( , , ).
t C p
Требуется также знать коэф-
фициенты молекулярного переноса: динамическая вязкость
для
ньютоновской жидкости, теплопроводность
k
, коэффициент диффу-
зии
D
компонентов в законе Фика [5], а также некоторые другие ко-
эффициенты, которые могут появиться в особых случаях течения.
Конкретные особенности задачи характеризуются условиями, свя-
занными с геометрической формой, состоянием поверхности, окружа-
ющей средой и т. д., во многих природных явлениях и в промышлен-
ных установках большую роль играют процессы переноса в пресной
или соленой холодной воде. Типичным примером может служить об-
