Разработка математической модели массопереноса компонент водно-солевого раствора в пучинистых грунтах на основании кинетической теории жидкостей

Бесплатный доступ

Надежность инженерных сооружений во многом зависит от способности сопротивляться неблагоприятным факторам внешней среды. Одним из наиболее опасных геологических процессов является морозное пучение грунтов, которое способно развивать огромные давления и значительные неравномерные вертикальные деформации. Особенно опасны такие процессы для нежестких сооружений с отрицательной среднегодовой температурой (-6…-0,5 °С), например, для подземных газо- и конденсатопроводов. Под действием давления морозного пучения трубопроводы испытывают сильные изгибы на коротких участках, что зачастую приводит к аварийным инцидентам. Для прогнозирования морозного пучения необходимо решить задачу массопереноса грунтового водно-солевого раствора из талой зоны в мерзлую. С использованием кинетической теории жидкости авторы статьи разработали математическую модель массопереноса воды и соли в талых, промерзающих и мерзлых грунтах. Модель позволяет в явном виде определить вклад различных механизмов массопереноса: термодиффузия, концентрационная диффузия, фильтрация. Полученные в работе уравнения диффузионного переноса позволяют учитывать неодинаковую подвижность молекул в адсорбированной плёнке. Дополнительно было показано, что классическое выражение для плотности диффузионного потока справедливо только в частном случае равенства коэффициентов диффузии каждого компонента в соответствии с кинетической теорией жидкости.

Еще

Кинетическая теория жидкостей, массоперенос в грунтовой среде, капиллярно-сорбционный потенциал, диффузионный поток

Короткий адрес: https://sciup.org/147158966

IDR: 147158966   |   DOI: 10.14529/mmph180105

Список литературы Разработка математической модели массопереноса компонент водно-солевого раствора в пучинистых грунтах на основании кинетической теории жидкостей

  • Марков, Е.В. Расчет температурного режима многолетнемерзлых грунтов с учетом радиационного излучения в инфракрасной области спектра и термического сопротивления снежного покрова/Е.В. Марков, С.А. Пульников, А.Д. Гербер//Фундаментальные исследования. -2015. -№ 11 (часть 1). -С. 100-104.
  • Горковенко, А.И. Основы теории расчета пространственного положения подземного трубопровода под влиянием сезонных процессов: дис.... д-ра. тех. наук/А.И. Горковенко. -Тюмень, 2006. -305 с.
  • Иванов, И.А. Магистральные трубопроводы в районах глубокого сезонного промерзания пучинистых грунтов/И.А. Иванов, С.Я. Кушнир. -СПб: ООО «Недра», 2010. -174 с.
  • Калюжный, И.Л. Гидрофизические процессы на водосборе: экспериментальные исследования и моделирование/И.Л. Калюжный, С.А. Лавров. -СПб: Нестор-История, 2012. -616 с.
  • Михайлов, П.Ю. Динамика тепломассообменных процессов и теплосилового взаимодействия промерзающих грунтов с подземным трубопроводом: дис. … канд. физ.-мат. наук/П.Ю. Михайлов. -Тюмень, 2012. -175 с.
  • Физико-статистическая интерпретация параметров функции водоудерживающей способности почвы/В.В. Терлеев, W. Mirschel, В.Л. Баденко и др.//Физика, биофизика и экология почв. -2012. -№ 4(8). -С. 1-8.
  • Френкель, Я.И. Кинетическая теория жидкостей/Я.И. Френкель. -Изд-во «Наука», Ленингр. отд., Л., 1975. -592 с.
  • Основы геокриологии. Ч. 1: Физико-химические основы геокриологии/под ред. Э.Д. Ершова. -М.: Изд-во МГУ, 1995. -368 с.
  • Почвоведение. В 2 ч. Ч. 1: Почва и почвообразование/Г.Д. Белицина, В.Д. Васильевская, Л.А. Гришина и др. -М.: Высш. шк., 1988. -400 с.
  • Лыков, А.В. Теория тепло-и массопереноса/А.В. Лыков, Ю.А. Михайлов. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. -537 с.
  • Колунин, В.С. Моделирование тепломассообменных процессов в мерзлых породах с подвижной ледовой компонентой: дис. … д-ра геол.-мин. наук. -Тюмень, 2011. -262 с.
Еще
Статья научная