Истечение жидкости из прямоугольного канала в затопленное пространство

Об авторах:

Вакулин Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, почетный работник науки и высоких технологий РФ, профессор кафедры прикладной и технической физики, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; a.a.vakulin@utmn.ru

Няшин Анатолий Филоменович, доцент кафедры математического моделирования Института математики и компьютерных наук Тюменского государственного университета, кандидат физико-математических наук

Аннотация:

Рассматривается процесс истечения жидкости из плоского полуограниченного канала в пространство, затопленное другой жидкостью, обусловленный различием плотностей. Полубесконечный горизонтальный канал конечной высоты заполнен одной жидкостью и полностью погружен в другую жидкость. Вследствие различия плотностей сред состояние равновесия невозможно. В начальный момент времени начинается движение. Тяжелая жидкость вторгается вглубь канала и вытесняет легкую. При смене ролей жидкостей тяжелая стекает через нижнюю часть входного сечения и замещается легкой. Необходимо описать распространение волны вытеснения в канале. Основная цель состоит в определении количественных оценок и качественных особенностей рассматриваемого процесса. Проведенное исследование дополняет решение задачи об утечке нефти при гильотинном разрыве подводного трубопровода. Построено автомодельное решение уравнений движения. Дано сравнение характеров истечения легкой и тяжелой жидкостей.

Список литературы:

1. Кутушев А.Г., Татосов А.В. Свободное истечение вязкой жидкости из трубы в затопленное пространство // Вестник Тюменского государственного университета. 2005. № 4. С. 82-86.

2. Kranenburg, C. Exchange flow of oil and sea-water in a ruptured submarine pipeline // Applied Ocean Research. 1984. Vol. 6. № 1. Pp. 23-30.

3. Kranenburg, C., Vegt, E. Leakage from ruptured submarine oil pipeline // Journal of Transportation Engineering. 1985. Vol. 111. № 5. Pp. 570-579.

4. Зоненко В.И., Ким Б.И., Минаев В.И. Моделирование утечки нефти при разрыве подводного трубопровода // Нефтепромысловое дело и транспорт нефти. 1985. № 11. С. 24-26.

5. Ишмухаметов И.Т., Исаев С.Л., Лурье М.В., Макаров С.П. Трубопроводный транспорт нефтепродуктов. М.: Нефть и газ, 1999. 565 с.

6. Вайншток С.М. Трубопроводный транспорт нефти. М.: Недра, 2002. 453 с.

7. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 847 с.

8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М.: Наука, 1988. 731 с.

9. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 1. М.: Наука, 1984. 529 с.

10. Бэтчелор Дж. Введение в динамику жидкости. Ижевск, 2004. 768 с.