Новосибирск, Россия, 30 мая – 4 июня 2011 г.

Международная конференция
«Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика», посвященная 90-летию со дня рождения академика Н.Н. Яненко
№ гос. регистрации 0321101160, ISBN 978-5-905569-01-2

Шлычков В.А.  

Исследование конвективного тепломассопереноса в водохранилищах северных широт с помощью вихреразрешающей модели

     При строительстве крупных гидроузлов в районах вечной мерзлоты возникает ряд проблем, связанных с термическим режимом донных грунтов и его влиянием на обменные процессы в водной толще. Так, наполнение водохранилища Эвенкийской ГЭС на реке Н.Тунгуска, расположенного в Восточной Сибири вблизи Полярного круга, приведет к подъему уровня воды на 120 м и затоплению обширных площадей с мерзлотными грунтами по маршу русла длиной 2000 км.
      В период затопления температура придонных слоев воды будет близка к температуре тающего льда, т.е. к 0°С, тогда как вышележащие слои будут иметь температуру максимальной плотности воды ≈ 4°С (более теплые массы переместятся вверх как более легкие под действием сил плавучести). Аномальность физических характеристик воды в диапазоне 0 - 4°С обусловливает уменьшение плотности с понижением температуры. Примыкающие ко дну охлажденные слои воды с температурой окажутся легче вышележащих, что создаст условия для формирования плотностной неустойчивости и развитию интенсивных конвективных движений. В зависимости от внешних условий придонная конвекция может охватить значительную площадь, приобрести массовый характер и достигнуть поверхностных горизонтов. Конвективный теплоперенос в этом случае будет способствовать охлаждению воды во всей толще и, тем самым, влиять на процессы внутриводного и поверхностного ледообразования.
      С целью изучения обменных процессов сформулирована задача о термодинамическом взаимодействии водоема с переохлажденным дном и ледовым покровом на свободной поверхности. Основой для моделирования турбулентных течений с когерентными структурами являются уравнения термогидродинамики в приближении Буссинеска, в которых выделены средние и конвективные (крупные вихри) компоненты. Обсуждаются вопросы применимости моделей разных классов для расчета вертикального теплообмена в глубоких водоемах над зонами вечной мерзлоты.

Файл тезисов: Shlychkov_ang.doc
Файл с полным текстом: stat_Shlychkov.pdf


К списку докладов
© 1996-2019, Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск