WWW.KNIGA.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, пособия, учебники, издания, публикации

 


Pages:     | 1 ||

«876 14-Геофизика: физика земной коры, физика океана, атмосферы Балханов Василий Карлович, аспирант Отдел физических проблем Бурятского научного центра Сибирского ...»

-- [ Страница 2 ] --

Так, в 1979 году во Франции в Ницце при расширении международного аэропорта, построенного на насыпи в прибрежной зоне, часть насыпи сползла в Средиземное море.

Это привело к появлению трех разрушительных волн с высотами около 2 метров вдоль береговой зоны длиной 60 км и гибели нескольких человек.

В настоящей работе исследуется процесс образования волн цунами в результате схода подводного оползня в рамках нелинейной теории мелкой воды. Сравниваются различные подходы к исследованию данного явления.

Список публикаций:

[1] Пелиновский Е.Н. Гидродинамика волн цунами. Н. Новгород: ИПФ РАН, 1996. 276 с.

[2] Selezov I., Ostroverkh B., Phys. Oceanography, 8, 57-68, (1997).

Опасность возникновения катастрофически интенсивных взвесенесущих потоков в каньонах Черного моря Жмур Владимир Владимирович, Нечаев Иван Дмитриевич Институт Океанологии им.П.П. Ширшова РАН В физической постановке рассматривалась следующая задача. На наклонное дно помещался конечный объем более плотной жидкости в окружении менее плотной фоновой воды. Под действием гравитационной силы объем сплющивался и двигался вниз по склону, постепенно увеличивая скорость. На переднем фронте образовывался гидравлический скачок, на котором наблюдались экстремальные толщины потока и скорости движения частиц. Если гравитационное течение оказывалось достаточно сильным, то поток взмучивал донные осадки, вовлекая их в движение. В результате этого увеличивалась скатывающая сила, и интенсивность взмучивания возрастала.

Одновременно, передний фронт потока быстрее продвигался вниз по склону, что приводило к уменьшению максимальной толщины гравитационного течения и его более быстрого угасания. Если при этом поток захватывал фоновую жидкость, то толщина потока могла не только не уменьшаться, но и многократно увеличиваться. В этом случае возникали очень сильные придонные взвесенесущие течения, которые были названы катастрофическими.

Цель настоящей работы – определить возможность возникновения катастрофических течений в условиях конкретных каньонов Черного моря.

В математической формулировке задача сводилась к системе двух уравнений для локальной избыточной плотности потока и локальной толщины. Учитывались вовлечения фоновой жидкости и донных осадков в движения потока. Данный подход хорошо зарекомендовал себя при расчете природных взвесенесущих течений, в частности, при расчете течения, возникшего в результате землетрясения на Большой Ньюфаундленской банке, а также на течении, возникшем в районе Юго-Западного побережья Огайо (Гаваи) в 1982 году из-за сильного шторма, вызванного ураганом Iwa.

Сравнение численных расчетов с натурными данными показало совпадение потоков с приемлемой точностью. Основными параметрами, определяющими движение потока, являются: угол наклона дна, скорость вовлечения фоновой жидкости и интенсивность вовлечения донных отложений в движение потока.



На примере подводных каньонов Черного моря исследуется возможность возникновения взвесенесущих потоков и их физические характеристики. Угол уклона дна, большинства рассмотренных нами каньонов, лежит в пределах от 2 до 12градусов.

По составу грунта на поверхности в верховьях каньонов преобладают илы и мелкозернистые пески.

Одной из трудностей численного решения потоков является правильный выбор значений для М и ф, гдеМ - параметр, отвечающий за интенсивность вовлечения донных отложений в движение потока и зависящий от их физико – химических свойств, ф -напряжение трения при котором начинается взмучивание донных осадков.

В нашем случае были выбраны следующие диапазоны М и ф, которые используются в ИО РАН:

В таблице приведены результаты численного счета, названия и основные морфологические данные трех из двенадцати рассчитанных подводных каньонов Черного моря. Как показали вычисления, именно в этих каньонах возникают наиболее мощные взвесенесущие течения.

0*- Максимальная высота потока наблюдалась в начальный момент времени, затем она постепенно уменьшалась до 0 по мере движения потока.

В таблице приняты следующие обозначения:Umax, Hmax– максимальные скорость и высота потока; - угол уклона дна в верховьях каньона; М1,М2, - наименьшее и наибольшее значения из диапазона изменения М.

Численные расчеты показали, что в каньонах№5, №6, №8(акула),Потийский, Кубанский, Дунайский, Батумский, Ингурский, Сухумский, Впадающий в Д.Оползневую, Долина Оползневая и Варче могут возникать интенсивные (для М 1)или катастрофические (для М2)течения. Во всех случаях скорости потоков колеблются от нескольких десятков сантиметров в секунду до нескольких метров в секунду, и соответственно толщины от нескольких метров до десяти метров. Средняя скорость потоков –несколько метров в секунду. Это скорость горной реки. Поэтому не удивительно, что в этих каньонах наблюдается большой вынос донного материала.

Рекорд же принадлежит Сухумскому каньону с углом уклона дна в его верховьях равном 34градуса. По расчетам, в этом каньоне всегда должны возникать катастрофические течения, при условии накопления в его верховьях достаточной толщидонных отложений.

Проведенное численное исследование взвесенесущих потоков позволяет получить прикидочную оценку диапазона изменений скорости и высоты возникающих плотностных течений в подводных каньонах Черного моря.

Математические проблемы моделирования направленного переноса внутренних масс Земли приливными деформациями Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова В Институте горного дела СО РАН (г. Новосибирск) на модельных экспериментах доказана справедливость гипотезы о возможности накопления необратимых деформаций внутри Земли от приливного воздействия со стороны Луны. Приливные силы приводят к растяжению тела по направлению к возмущающей массе и к сжатию его в ортогональных направлениях. Если тело при этом поворачивается относительно указанных направлений, то по нему бежит приливная волна. Эксперименты проводились для плоской и пространственной моделей. Правомерность использования плоской модели объясняется тем, что из-за физических условий переноса вещества через плоскость экватора не должно происходить. Поэтому можно промоделировать явление только на экваториально плоскости, причем в условиях плоской деформации.





В работах разных авторов построены плоская и трехмерная математические модели рассматриваемого явления. При построении математических моделей предполагается, что Земля представляет собой вязкую несжимаемую жидкость, и деформации совершаются при малых скоростях. При таких условиях используется линеаризованная (по Стоксу) система уравнений Навье-Стокса, будем называть ее системой Стокса: v p 0, v 0, где v(r ) - вектор скорости, p p(r) давление, - динамический коэффициент вязкости. Модели построены в предположении однородности Земли. Модели, учитывающие неоднородность Земли, еще предстоит разработать. В первом приближении можно ставить задачу построения плоской математической модели, описывающей движения внутренних масс Земли при приливных воздействиях с учетом наличия жесткого ядра.

Тогда, в рамках кинематической модели, необходимо решать первую краевую задачу для системы Стокса внутри эллипса с круговым отверстием. Для такой задачи можно применить метод разложения по малому параметру. Естественным малым параметров является эксцентриситет эллипса. Каждое слагаемое в таком разложении получится как решение краевых задач для системы Стокса (1) внутри кругового кольца.

В данной работе показана возможность эффективного применения в таких задачах комплексного представления общего решения системы Стокса. Это представление является частным случаем кватернионного представления и имеет вид:

где u,v – декартовы компоненты вектора скорости, (z), (z) – аналитические функции комплексной переменной z=x+iy. Такое представление аналогично формулам Колосова-Мусхелишвили из теории упругости, но в литературе имеется всего несколько примеров ее использования в гидродинамике, в частности в задачах с неизвестной границей. Получены условия разрешимости для решения системы Стокса внутри круга и кругового кольца, выраженные через коэффициенты Фурье граничных функций.

Решения первой краевой задачи для системы Стокса (1) внутри круга и кругового кольца получены в виде разложений по степеням z. В этих задачах функции ( z ), ( z ) ищутся в виде разложений Тейлора или Лорана, с учетом многозначности функций в двусвязной области.

После определения поля скоростей ставится задача нахождения траекторий частиц жидкости. Для этого необходимо решать задачу Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений:

В качестве примеров с помощью программы Mathematica численно решены некоторые задачи для круга, круговой каверны, кругового кольца и кольцевой каверны, полученные траектории визуализированы.

Ниже представлены траектории движения жидкости внутри круга с граничными условиями (рис. 1): v r 0, следующими граничными условиями (рис. 2):

Работа поддержана грантом МО РФ Е-02-4.0-10.

Экспресс методика определения минералогического состава породы Тюменский государственный университет Для определения минерального состава пород широко используется метод рентгеновской дифрактометрии. Основное достоинство этого метода состоит в том, что он расширяет возможности минералогических исследований и позволяет изучать усредненный минералогический состав изучаемого образца. И хотя изучение минерального состава пород методом рентгеновской дифрактометрии применяется очень давно, до настоящего времени этот метод является достаточно трудоемким как в плане пробоподготовки, так и в плане расшифровки полученных дифрактограмм.

В данной работе рассматривается разработанная нами экспрессная методика, включающая в себя следующие возможности:

определения минерального состава породы в целом;

определения минерального состава обломочной части породы цемента породы;

определения карбонатности (кальцит, доломит, сидерит и пр.).

Принцип действия рентгеновской дифрактометрии основан на дифракции рентгеновских лучей от атомных плоскостей кристаллической решетки исследуемого вещества.

Пучок рентгеновских лучей с длиной волны, попадая на кристалл, отражается от плоскости hkl, удовлетворяющей уравнению Вульфа-Брегга n = 2 d(hkl) Sin, где d(hkl) - межплоскостное расстояние, - угол отражения дифракционного пучка, n - порядок отражения. Работа выполнена на дифрактометре использующим фокусировку с плоским образцом по Бреггу-Брентано, схема которой в горизонтальной плоскости ( рис.1) Фокус рентгеновской трубки F и приемная щель детектора D расположены на окружности гониометра радиуса Rr, в центре которой находится плоский образец Р.

Регистрация дифракционной картины осуществляется при синхронном вращении детектора и образца вокруг оси гониометра О, проходящей через центр окружности гониометра, причем угловая скорость вращения детектора вдвое больше угловой скорости вращения образца.

Расходящийся пучок рентгеновских лучей дифрагирует от плоскостей hkl, параллельных плоскости образца Р, и фиксируется на приемной щели детектора D.

Фокусировка основана на равенстве вписанных углов, опирающихся на одну дугу.

Фокус трубки F, плоскость образца Р и приемная щель детектора D находятся на окружности фокусировки переменного радиуса rф =Rr / 2Sin, и если пренебречь отклонением плоской поверхности образца от окружности фокусировки, лучи, отраженные от разных точек образца, попадают в приемную щель детектора.

В случае применения точечной проекции расходимость первичного и дифрагированного пучков рентгеновских лучей ограничивают системой щелей в горизонтальном и вертикальном направлении или коллиматором.

Горизонтальная расходимость пучка регулируется шириной щелей 1 и 2 ( рис.2), вертикальная - ограничивается высотой щелей 2 и 4.

Съемка образца проводится несколько раз, с последующим изменением области съемки и изменением положения образца. Далее производится усреднение по количеству снятых спектров. Различные области съемки образца выбираются с учетом известных углов отражений основных рефлексов искомых минералов (породообразующие минералы, глинистые минералы, карбонаты).

P - образец; N – нулевая линия гониометра; O - центр окружности гониометра; Rr - радиус гониометра; F - фокус рентгеновской трубки; D - приемная щель детектора; rф - радиус окружности фокусировки.

1, 3 – щели, ограничивающие размер пучка рентгеновского излучения в горизонтальном направлении; 2, 4 – щели, ограничивающие размер пучка рентгеновского излучения в вертикальном направлении; 5 – фокус рентгеновской трубки; 6, 7 – щели Соллера; 8 – плоскость образца.

В данной работе рассматривается разработанная нами экспрессная методика определения минерального состава породы, которая включает в себя определение минеральной глинистости и состава скелета породы. Данная методика включает в себя также возможность быстрого определения карбонатности (отдельно кальцит, доломит, сидерит и пр.).

Разрабатываемая нами методика на первоначальном этапе предназначена, для более качественного отбора образцов на дальнейшие виды исследований.

Плюсом данной методики является отсутствие специальной пробоподготовки (использование срезов торцов стандартных образцов).

Численное решение нелинейного уравнения теплопроводности с Получение точной информации о температурных полях промерзающих и оттаивающих грунтов – одна из главных задач геокриологии, которая имеет огромное практическое значение при проектировании обустройства нефтяных и газовых месторождений в северных районах страны. Среди проблем возникающих при строительстве на мерзлых грунтах можно отметить: необходимость точной информации о глубине сезонных процессов в естественных условиях, а также возможность прогнозирование максимальных и минимальных температур на разных глубинах при проектировании подземных трубопроводов и т.д.

Будем рассматривать двумерную постановку задачи, которая используется при расчетах температурного поля грунта, когда необходимо учесть неоднородность грунта по горизонтали, а также во всех других случаях, когда решение нельзя получить в рамках одномерной задачи.

Рассматриваемая задача, является задачей Стефана с фазовым переходом, происходящим в спектре температур. В данной постановке ширина спектра может иметь величину t=0.010С. Температурное поле грунта при нестационарных условиях теплообмена на поверхности в предположении, что процессы таяния и кристаллизации происходят равномерно в заданном интервале температур от -t до 00С, описывается уравнением:

где x – горизонтальная координата, y – вертикальная координата, - коэффициент теплопроводности, С – эффективная теплоемкость.

После интегрирования по независимой переменной от до + уравнение примет вид:

где А((t)) - некоторая аппроксимация правой части уравнения (2).

Отличие полученного выражения (2) от аналогичных уравнений, использующихся при решении задач теплопроводности, наличием в левой части коэффициента C(tn+1), зависящего от искомой величины tn+1. Однако, для их вычисления требуется не точное значение tn+1, а его расположение на температурной шкале относительно величин –t и 00С. Способ решения уравнения (2) заключается в пошаговом вычислении, начиная с некоторого заданного значения t0, соответствующего температурному полю в момент времени =0, значений t1,t2 и т.д. с заданным шагом. Расчет ведется как по возрастанию индексов (при переходе от tn к tn+1/2), так и по убыванию индексов (при переходе от tn+1/2 к tn+1) – метод чередующихся направлений. Для решения уравнения достаточно один раз точно проинтегрировать левую часть, так чтобы получить все допустимые сочетания коэффициентов при tn+1 и tn, далее предстоит техническая реализация.

Проведен расчет ореола оттаивания под протяженным зданием двумя способами:

1- по нормативной методике, где в качестве температуры воздуха берется среднегодовая температура воздуха в данном регионе, а влияние сезонных процессов не рассматривается;

2- с помощью точного численного решения.

Ореол оттаивания по нормативной методике на 20-ый расчетный год равен – 5м, по предлагаемой методике с учетом сезонного изменения температуры на поверхности рис.1. Температурное поле на май 20-го года расчета. Слева результаты, полученные по нормативной методике, справа по предлагаемой методике.

– 8.7м. Из полученных результатов видно, что при точном численном расчете ореол оттаивания под зданием значительно больше, чем при расчете по нормативной методике. Больший ореол приводит к большим просадкам грунта, а, следовательно, и к большим деформациям здания. Также на рисунках можно увидеть, что при учете сезонных изменений температуры на поверхности с течением времени образуется “зуб” - область оттаивания рядом со зданием, которая не промерзает даже в зимние месяцы.

Восстановление относительного содержания HDO в атмосферном Уральский Государственный Университет Грибанов Константин Геннадьевич, к.ф.-м.н Определение относительного содержания дейтерия в атмосферном водяном паре и осадках является важной задачей для исследования поведения окружающей среды.

Изучение связей между изотопным составом водяного пара в воздухе и климатическими условиями необходимо для развития таких областей как физика облаков, климатология, гидрология и палеоклиматология. Перспективным направлением решения этих проблем является использование методов пассивного дистанционного зондирования. В данной работе разработан метод определения относительного содержания HDO по спутниковым ИК спектрам высокого спектрального разрешения.

Относительное содержание изотопомера HDO в атмосфере обычно измеряется в промилях и определяется выражением [1]:

где, – распространенности HDO в данных условиях (отношение концентрации молекул HDO к концентрации основного изотопомера H216O), ест – естественная распространенность HDO (отношение концентраций в стандартной океанической воде).

Тогда относительное содержание HDO для всего атмосферного столба можно представить в виде:

где nH2O(h) – высотный профиль концентрации водяного пара, интегрирование ведется от поверхности до верхней границы атмосферы. До появления ИК спектрометров высокого разрешения единственным методом определения содержания дейтерия в атмосфере было измерение его в осадках. Величина, определенная в (2) очевидно связана с содержанием дейтерия в осадках, однако характер этой связи еще предстоит определить.

Для восстановления величины HDO* из спектров высокого разрешения была применена технология искусственной нейронной сети с обратным распространением ошибок [2]. Входными параметрами являлись переменные, определяемые из спектра яркости, наблюдаемого в надир с орбиты Земли, выходным параметром была величина, определяемая выражением (2). Входные величинами были определены следующим образом:

где Rv - яркость для волнового числа v в пределах спектральной линии HDO (верхний индекс D) или H216O (верхний индекс H), R0 - яркость для выбранного заштрихованная площадь, показанная на Рис.1.

Для того, чтобы уменьшить влияние температурного и влажностного высотных профилей на результат определения относительного содержания дейтерия в атмосферном столбе, были выбраны такие пары спектральных линий, для которых величина Xi слабо зависит от указанных высотных профилей. Всего было выбрано пар спектральных линий в интервале 1080 – 1230 см-1. Вектор входных параметров X был дополнен выборочным набором яркостей из интервала 680 – 820 см-1 и интервала 1160-1200 см-1 для того, чтобы учесть влияние температурного и влажностного профилей в атмосфере. Для создания учебного набора векторов была использована база зондовых измерений TIGR[3], из которой были взяты высотные профили температуры и влажности для лета средних широт, всего 169 пар профилей. Для каждой пары было сгенерировано 20 модельных профилей HDO, покрывающих по величине HDO*интервал –800 –10 ‰. Спектры, вошедшие в учебный набор, были рассчитаны с помощью ПО FIRE-ARMS[4]. Обучение нейронной сети проводилось по алгоритму обратного распространения ошибок[2], для минимизации функции ошибок применялся метод Флетчера-Ривза[5].

Для проверки точности восстановления, а также обобщающей способности нейронной сети использовался отдельно сгенерированный набор входных векторов, которые не входили в учебный набор векторов. Погрешность восстановления модельных величин не превышала 5%. Практическая апробация метода была проведена на спектрах, полученных прибором IMG на борту спутника ADEOS[6] над Тихим океаном. В результате получено широтное распределение величины HDO* в интервале широт от 30 до 60 ю.ш. Проведено сравнение с результатами других авторов.

Список публикаций:

[1] H. Jacob, and Ch. Sonntag, An 8-year record of the seasonal variation of D and 18O in atmospheric water vapour and precipitation at Heidelberg, Germany, Tellus, 43B, pp.291-300, 1991.

[2] С. Осовский. Нейронные сети для обработки информации: Пер. с польского. – М.: Финансы и статистика, 2002. – 344 с.

[3] F. Chevallier, A. Chedin, F. Cheruy, JJ. Morcrette. TIGR-like atmospheric-profile databases for accurate radiative-flux computation, Quart. J. of the Roy. Met. Soc., 126(563), pp. 777-785, 2000.

[4] K.G. Gribanov, V.I. Zakharov, S.A. Tashkun, Vl.G. Tyuterev. A new software tool for radiative transfer calculations and its application to IMG/ADEOS data, JQSRT, 68, No.4. – pp. 435-451, [5] М. Мину. Математическое программирование: Пер. с фр., 1990. – 488с.

[6] Interferometric Monitor for Greenhouse Gases: IMG Project Technical Report / IMG Mission Operation & Verification Committee, CRIEPI; Ed. by H. Kobayashi. – Tokyo,Japan,1999. – 45p.

Одночастичная модель облакообразования Ставропольский Государственный Университет Одним из основных объектов физики атмосферы являются облака. Это связано с их распространенностью и ролью в развитии атмосферных явлений: осадков, смерчей и т.д. В связи с этим, исследование процесса облакообразование занимает важное место в геофизике.

Существующие в настоящее время теории облакообразования можно разделить на следующие классы:

1) образование облака вследствие проникающей конвекции;

2) образование облака на границе тёплого и холодного атмосферных фронтов;

3) орографическое облакообразование (равнинные облака и облака, образующиеся в холмистой и горной местности);

4) образование облаков вследствие ядер конденсации.

Более подробно рассмотрим последнюю теорию. Это связано с ростом промышленных выбросов, приводящей к увеличению ядер конденсации искусственного происхождения, и, соответственно, увеличению доли облаков, образующихся за счет этого механизма. Кроме того, процесс облакообразования, происходящий за счет ядер конденсации, может быть исследован экспериментально (по аналогии с исследованиями Вильсона и Айткена).

В настоящей работе предложена обобщенная классификация ядер конденсации и разработана демонстрационная компьютерная модель облакообразования.

Рассмотрим классификацию ядер конденсации. В зависимости от целей исследования ее можно осуществить по одному из следующих оснований.

I. Классификация по происхождению. Уже в первых исследованиях ядра конденсации делили на природные (естественные) и искусственные.

Роль искусственных ядер существенно возросла в XX и XXI веках в связи с большим ростом промышленных выбросов.

II. Классификация по размерам частиц. Эта классификация является самой распространенной. Обычно ядра конденсации делят на три основные категории:

1) наиболее мелкие ядра («ядра Айткена»). Их влияние на облакообразование наиболее существенно при больших пересыщениях воздуха порядка 200%. В реальной атмосфере имеют место малые пересыщения, поэтому ядра Айткена очень редко становятся активными центрами конденсации.

2) «большие» или крупные ядра, весьма активные в атмосфере и называемые иногда метеорологическими или облачными ядрами.

3) «гигантские ядра» немногочисленные, но очень важные для образования крупных капель в облаках, вырастающих затем в капли дождя.

III. Классификация по агрегатному состоянию:

1) твёрдые частицы, не растворимые и не смачиваемые (частицы пыли, осколки песчинок, кварца, угля и т.п.);

2) твёрдые нерастворимые частицы, смачиваемые водой;

3) капли растворов.

В атмосфере, содержащей водяной пар, твёрдые гигроскопичные растворимые частицы быстро превращаются в капли растворов и наиболее активно влияют на облакообразование.

Таким образом, для построения одночастичной модели облакообразования, наиболее важным является исследование крупных растворимых ядер конденсации искусственного происхождения.

Рассмотрим динамику облакообразования вследствие ядер конденсации.

Предположим, ядра конденсации имеют массу m, температуру Т и радиус r и находятся в приземном слое Земли.

Перенос ядер в более высокие слои атмосферы осуществляется за счет поднимающихся воздушных пузырей и струй (атмосферных термиков). На высоте температура окружающего воздуха Т1 будет меньше, чем температура частицы Т (Т1T). Это приведет к началу процесса конденсации. Конденсация будет происходить до тех пор, пока радиус капли r не достигнет критического r*:

Вследствие не одиночного такого процесса, при увеличении соседних капель произойдёт образование дымки.

Описанный процесс был положен в основу демонстрационной компьютерной модели облакообразования, фрагмент которой приведен на рисунке.

Тепловое поле Волго-Уральской нефтегазоносной провинции Казанский Государственный Университет В составе научно-исследовательской экспедиции Казанского университета в течение многих лет я проводила экспериментальные исследования в глубоких и сверхглубоких скважинах на территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции. В 2003 г. мы провели серию новых измерений температуры в гранитогнейсовом слое земной коры. В ранее недоступных для исследования регионах были получены новые данные по тепловому режиму кристаллического фундамента и глубинному тепловому потоку из недр Земли.

По результатам этих измерений построены карты распределения температуры на абсолютных отметках с высокой разрешающей способностью. Например, температура на абсолютной отметке 1000 м изменялась по региону от 18 до 48.5оС.

Распределение температуры в кристаллическом фундаменте скважины № 20010 (Татарский свод, Восточно-Европейская платформа) Были установлены новые закономерности в распределении поля температур и теплового потока. Например, выявлена связь между расположением месторождений нефти и газа в Волго-Уральском регионе и особенностями его теплового поля.

Значительная неоднородность температурного поля выявлена для гранитогнейсового слоя земной коры. Экспериментальные исследования позволили выявить серию разуплотненных зон в кристаллическом фундаменте, из которых после опробования были получены притоки глубинных флюидов.

Приближённый тепловой расчёт скважины и горных пород вокруг неё, включающих вечномёрзлые грунты.

Тюменский Государственный Университет В проектировании систем обустройства нефтяных и газовых месторождений важную роль играет прогноз теплового взаимодействия нефтяных и газовых скважин с окружающей средой.

Существующие методы тепловых расчётов, как правило, позволяют найти либо тепловое поле в приствольной зоне скважины при известной температуре скважины, либо температуру жидкости при известной температуре окружающих пород. Между тем, скважина и породы являются одной теплообменной системой. Тепло, отдаваемое жидкостью при подъеме на поверхность в точности равно теплу, идущему на прогрев (оттаивание) вечномерзлых пород вокруг скважины, следовательно, обе задачи должны решаться одновременно, т.е. необходимо одновременное определение температуры жидкости в скважине и температурного поля горных пород вокруг неё.

В докладе предложена приближённая аналитическая методика расчёта теплообмена системы скважина - горные породы, которая описывает температурное распределение в жидкости и в горных породах вокруг скважины, проходящей через вечномерзлые грунты.

Скважина представлена в виде вертикальной цилиндрической выработки, вскрывающей продуктивный пласт и проходящей через массив вечномёрзлых грунтов.

Состоит из эксплуатационной колонны и насосно-компрессорных труб.

Принимается, что мерзлые грунты находятся при температуре замерзания, а грунты, лежащие ниже интервала вечномёрзлых грунтов, на бесконечном расстоянии от скважины, находятся при температуре, соответствующей геотермическому градиенту.

Задача состоит из двух этапов, первым из которых является определение температуры жидкости на нижней границе вечномёрзлых пород, а вторым – определение температуры жидкости на устье скважины и изменение по глубине радиуса оттаявшей зоны.

На основании того, что температура в стволе скважины предполагается квазистационарной, уравнение теплового баланса [1] системы скважина – горные породы может быть записано в виде.

с условием T=T0 при x= T - температура жидкости в скважине, T0 - начальная температура жидкости, x – вертикальная координата, Q – тепловой поток с поверхности НКТ (насоснокомпрессорная труба) в радиальном направлении, G – дебит по жидкости, cp- удельная теплоёмкость жидкости, которая находится с учётом обводнённости нефти.

В этом случае решение задачи нестационарного теплообмена для области, ограниченной изнутри цилиндром заданного радиуса [2] позволяет выразить тепловой поток через разность температур между стенкой скважины и температурой, найденной в соответствии с геотермическим градиентом. Разность температур жидкости и стенки скважины находится в соответствии с гипотезой Фурье и непрерывностью радиального теплового потока на стенке скважины. Исключая из получившейся системы неизвестную температуру на стенке скважины, можно получить из (1) обыкновенное дифференциальное уравнение. Его решение даёт температурный профиль вдоль ствола скважины.

Аналогичное уравнение решается в вечномёрзлых грунтах. Для определения коэффициентов в уравнении рассматривается задача Стефана в квазистационарной постановке. Из условия Стефана, после интегрирования, получается трансцендентная формула зависимости радиуса оттаивания от времени, куда входит и температура.

Выражая температуру из получившегося выражения, и подставляя её в решение уравнения теплообмена, получаем интегральную зависимость радиуса оттаивания от глубины. Нижний предел – радиус оттаивания на подошве вечномёрзлых грунтов – находится из вышеупомянутой трансцендентной формулы с помощью метода линейной интерполяции. Зависимость радиуса оттаивания от глубины в табличной форме подставляем в решение уравнения теплообмена, которое получается в виде формулы Шухова.

Описанная методика реализована в среде Delphi. Создана программа, позволяющая оперативно вводить исходные данные и получать визуализированные результаты, а именно температурный профиль в жидкости и тепловое поле вечномёрзлого грунта, - в виде графиков и таблиц. Сделаны пробные расчёты на основе данных по Средне – Хулымскому месторождению.

В докладе рассмотрена приближённая аналитическая методика расчёта, которая описывает тепловые поля в жидкости и в горных породах вокруг скважины, проходящей через вечномерзлые грунты. Расчет предполагаемой температуры нефти на устье скважины – важный параметр в проектировании обустройства месторождения, определяющий параметры системы сбора нефти, а динамика зоны оттаивания вокруг скважины – используется как основной фактор устойчивости скважины и кустовых объектов обустройства.

Список публикаций:

[1] Добыча, подготовка и транспорт природного газа и конденсата. Справочное руководство в 2-х томах. Том 1/Под ред. Ю.П.Коротаева, Р.Д.Моргулова – М.:Недра, 1984, 360 с.

[2] Г. Карслоу, Д. Егер. Теплопроводность твердых тел. – М.: Наука, 1964, 488 с.

Флуктуации интенсивности звука в океаническом волноводе в Воронежский государственный университет Внутренние волны являются одной из главных причин, вызывающих временные флуктуации акустических сигналов, которые распространяются в океане. Этим обуславливается повышенный интерес к изучению воздействия внутренних волн на звуковые сигналы как в эксперименте, так и в теоретических исследованиях.

Рассмотрим распространение сигнала вдоль акустической трассы в мелководном звуковом канале в присутствии внутренних волн, распространяющихся примерно перпендикулярно этой трассе.

Представим мелководную океаническую среду в виде трехмерного гидроакустического волновода в системе координат X, Y, Z. Волновод образован водным слоем с плотностью (z) и квадратом показателя преломления n 2 ( z ) ( x, y, z, t ), где n 2 ( z ) соответствует некоторой средней равновесной стратификации слоя, ( x, y, z, t ) - изменению его акустических свойств, вызванному пакетом внутренних волн. Водный слой ограничен по глубине свободной поверхностью при z 0 и однородным поглощающим полупространством – дном при z H с плотностью 1 и квадратом показателя преломления n12 (1 i ), где определяется поглощающими свойствами дна.

Структура поля оценивается теорией «горизонтальных лучей и вертикальных мод». Согласно этой теории, звуковое поле (r, z ) в точке приема с координатами (r, z ) от источника, расположенного в точке с координатами удовлетворяющее уравнению и граничными условиями ищется в виде:

Здесь Anm ( x, y) - амплитуда, nm ( x, y) - фазовый набег m-й акустической моды Будем считать, что гидроакустические параметры среды вдоль лучей изменяются достаточно медленно. Это предположение оправданно, так как мы рассматриваем ситуацию, когда внутренние волны распространяются поперек акустической трассы. В этом случае моды m ( x, y, z ) и соответствующие им волновые числа m qm i m / зависят от горизонтальных координат, как от параметров и являются решением задачи Штурма-Лиувилля. Функции Anm ( x, y) и nm ( x, y), представляющие собой амплитуду и фазовый набег, которые соответствуют n-му лучу m-й моды, приходящему в точку приема, определяются уравнением эйконала и уравнением переноса.

Рассмотрим случай, когда волновой фронт солитонов можно считать плоским, т.е.

вертикальное смещение является функцией только координаты y:

Для численного решения параболического уравнения применялась стандартная схема расчета под названием SSF алгоритм. Тогда для следующих параметров волновода: высота H 50m, термоклин от 10 до 20 м, частота плавучести N 0 15ц / ч ;

источника: монохроматический, точечный; солитонов: 0 5m, 200m получим следующие картины лучей и распространения относительной интенсивности (см.

рис.1):

рис.1 горизонтальные лучи для случая максимума (сверху) и минимума (внизу) значения солитона при Отсюда видно, что с течением времени интенсивность в точке наблюдения варьируется в больших пределах. В данной модели получены значения флуктуаций до 20Db. Эта величина измерима на практике и, следовательно, приводит к необходимости учета горизонтальной рефракции вследствие влияния внутренних солитонов.

Подобные ситуации встречались в экспериментах (SWARM, PRIMER), в которых пересекающиеся акустические трассы перекрывают некоторый регион. Они позволяют регистрировать тонкие акустические эффекты на акваториях до многих тысяч квадратных километров. В этом случае учет эффектов горизонтальной рефракции имеет важное значение

Pages:     | 1 ||
 


Похожие работы:

«О физике и биологии и их преподавании в школе Доклад ректора МГУ имени М.В.Ломоносова, вице-президента РАН академика В.А.Садовничего на Всероссийском съезде учителей физики и биологии в МГУ. 28-30 июня 2011 года Глубокоуважаемые коллеги! Я рад приветствовать в этом зале участников всероссийского съезда учителей физики и учителей биологии! К нам приехало 1300 учителей из шестидесяти восьми регионов России. Вместе с учителями в работе съезда участвуют представители университетского...»

«РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Первый проректор по учебной работе _ /Л.М. Волосникова/ _ 201г. НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА, включая научно-исследовательский семинар Учебно-методический комплекс для магистрантов программы Прикладная информатика в экономике очной формы обучения направления 230700.68 Прикладная...»

«Стандарт университета ПОДГОТОВКА СПЕЦИАЛИСТОВ НА ПЕРВОЙ СТУ 2.2-2013 СТУПЕНИ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО ОЧНОЙ ФОРМЕ ОБУЧЕНИЯ Предисловие 1 РАЗРАБОТАН Учреждением образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники ИСПОЛНИТЕЛИ: Прытков В.А. – декан ФКСиС Лукашевич М.М. – зам. декана ФКСиС Баркова Е.А. – доцент кафедры ВМ Серебряная Л.В. – доцент кафедры ПОИТ Волорова Н.А. – доцент кафедры информатики Дорошевич И.Л. – ассистент кафедры физики Ермолович Д.В. – доцент...»

«ВВЕДЕНИЕ В УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТОМ Международный консорциум Электронный университет Московский государственный университет экономики, статистики и информатики Евразийский открытый институт Г.Я. Горбовцов Управление проектом Учебно-методический комплекс Москва 2008 1 Управление проектом УДК 65.012.123 ББК 65.31 Г 675 Горбовцов Г.Я. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТОМ: Учебно-методический комплекс. – М.: Изд. центр ЕАОИ, 2008. – 279 с. В современных представлениях об управлении любой комплекс мероприятий, в...»

«ТЕХНИЧЕСКИЙ КОДЕКС ТКП 210-2010 (02140) УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ОБОРУДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ. ПРАВИЛА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРАЎСТАНОЎКI АБСТАЛЯВАННЯ ЭЛЕКТРАСУВЯЗI. ПРАВIЛЫ ПРАЕКТАВАННЯ Издание официальное Минсвязи Минск ТКП 210-2010 УДК 621.311.4:621.39 МКС 43.060.50; 33.040 КП 02 Ключевые слова: батарея аккумуляторная, электроустановка, электрооборудование, устройство электроснабжения, устройство преобразовательное, электростанция, дизельная электростанция, подстанция,...»

«Кировское областное государственное автономное образовательное учреждение дополнительного образования детей – ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОДАРЕННЫХ ШКОЛЬНИКОВ _ Турнир им. М. В. Ломоносова, 2012 ТУРНИР ИМ. М. В. ЛОМОНОСОВА в г. Киров МАТЕРИАЛЫ ТУРНИРА ПО МАТЕМАТИКЕ, ФИЗИКЕ, БИОЛОГИИ, ХИМИИ И ИНФОРМАТИКЕ 30 СЕНТЯБРЯ 2012 ГОДА КИРОВ Печатается по решению учебно-методического совета КОГАОУ ДОД – Центр дополнительного образования одаренных школьников Авторы математика – В. В. Сидоров и...»

«Хохлов А.Е. Автоматизированные системы бухгалтерского учета Конспект лекций 2002 г. 1 УДК 631.3 (075) Х 86 Р е ц е н з е н т ы: Кафедра Автоматизированные информационные системы и технологии Пензенского технологического института Кандидат технических наук, доцент кафедры Экономическая теория и менеджмент Пензенского технологического института С. В. Трубицков Хохлов А. Е. Х 86 Автоматизированные системы бухгалтерского учета: Конспект лекций. – Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. – 108 с: 3...»

«МЭРИЯ НОВОСИБИРСКА УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ Информационный ВЕСТНИК ОБРАЗОВАНИЯ В следующем выпуске: Об_итогах деятельности муниципальной системы образования за 2004/2005 год и задачах на новый учебный год О_развитии государственно-общественного управления в образовательных учреждениях О_награждении педагогических и руководящих работников за 2004/2005 учебный год О_золотых медалистах 2005 г. О_победителях Всероссийской олимпиады школьников № 2 (май 2005) 1 Уважаемые руководители! Вы можете...»

«РОССИЙСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Н. И. ПИРОГОВА НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА БЮЛЛЕТЕНЬ НОВЫХ ПОСТУПЛЕНИЙ Выпуск третий Москва, 2013 СОДЕРЖАНИЕ ПРАВО СОЦИОЛОГИЯ СОЦИАЛЬНАЯ РАБОТА ФИЛОСОФИЯ БИОЭТИКА ИСТОРИЯ МЕДИЦИНЫ ИНОСТРАННЫЙ ЯЗЫК ИНФОРМАТИКА ВЫСШАЯ МАТЕМАТИКА ФИЗИКА БИОФИЗИКА ХИМИЯ БИОХИМИЯ БИОТЕХНОЛОГИЯ НАНОБИОТЕХНОЛОГИИ РАДИОБИОЛОГИЯ БИОЛОГИЯ БИОМЕДИЦИНА ГИСТОЛОГИЯ, ЭМБРИОЛОГИЯ И ЦИТОЛОГИЯ АНАТОМИЯ ФИЗИОЛОГИЯ ФАРМАКОЛОГИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФАРМАКОЛОГИЯ КЛИНИЧЕСКАЯ...»

«САВЧУК ВЛАДИМИР ФЕДОРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛИНГА ПРИРОДОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ СТАРОПРОМЫШЛЕННОГО ГОРОДА (на материалах г. Новочеркасска) Специальность 8.00.05 – экономика и управление народным хозяйством: экономика природопользования АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Ростов-на-Дону – 2013 Диссертация выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (НПИ) Научный...»

«ТКП 204 – 2009 (02140) ТЕХНИЧЕСКИЙ КОДЕКС УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ ПРАВИЛА ПРОВЕДЕНИЯ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ В СИСТЕМЕ МИНИСТЕРСТВА СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ ПРАВІЛЫ ПРАВЯДЗЕННЯ МЕТРАЛАГIЧНАГА КАНТРОЛЮ Ў СIСТЭМЕ МIНIСТЭРСТВА СУВЯЗI I IНФАРМАТЫЗАЦЫI Издание официальное Минсвязи Минск ТКП 204 – 2009 УДК 389.1 МКС 13.020 КП 01 Ключевые слова: метрологический контроль, метрологические нормы и правила Предисловие Цели, основные принципы, положения по государственному регулированию и управлению в...»

«2 Программа разработана на основе ФГОС высшего образования по программе бакалавриата 02.03.03 Математическое обеспечение и администрирование информационных систем. Руководитель программы Информационные технологии (очная форма обучения): Артемов Михаил Анатольевич, д.ф.-м.н., зав. кафедрой ПО и АИС. Описание программы: Целью программы является подготовка высококвалифицированных специалистов в области проблем современной информатики, математического обеспечения и информационных технологий;...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Учреждение образования Брестский государственный технический университет Кафедра высшей математики ТЕОРИЯ ВЕРОЯТНОСТЕЙ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ СТАТИСТИКА Задачи и упражнения Брест 2010 УДК 519.2.(076) В настоящей методической разработке рассматриваются задачи и упражнения по основным темам теории вероятностей и математической статистики. Содержатся краткие теоретические сведения и наборы заданий для аудиторных и индивидуальных работ. Составители: Гладкий...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ ФАКУЛЬТЕТ БИЗНЕС-ИНФОРМАТИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ПРОГРАММНОЙ ИНЖЕНЕРИИ УТВЕРЖДЕНО председатель комиссии по самообследованию ООП Авдошин С.М. 15 ноября 2013 г. протокол № ОТЧЕТ по результатам самообследования основной профессиональной образовательной программы высшего профессионального образования направления 231000.62 Программная...»

«Областной институт усовершенствования учителей ОО Педагогическая ассоциация ЕАО РФ Лидеры образования ЕАО - 2007 Мастер-класс победителя ПНПО - 2007 для учителей информатики г. Биробиджан, 2007 год -1Лидеры образования ЕАО - 2007. Мастер-класс победителя ПНПО – 2007 для учителей информатики. – Биробиджан: ОблИУУ, 2007, 24 с. Сборник рекомендован к печати и практическому применению в ОУ Еврейской автономной области решением редакционно-издательского совета областного ИУУ от 27.09.2007 года....»

«Дайджест публикаций на сайтах органов государственного управления в области информатизации стран СНГ Период формирования отчета: 01.03.2014 – 31.03.2014 Содержание Республика Беларусь 1. 1.1. Подготовка к ТИБО-2014. Дата новости: 05.03.2014 1.2. Утверждена Концепция форума TИБO-2014. Дата новости: 12.03.2014.. 3 1.3. Председателем оргкомитета по подготовке и проведению ”ТИБО-2014“ определен Министр связи и информатизации Попков С.П. Дата новости: 13.03.2014. 4 1.4. Вебинар по теме Развитие...»

«Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники Кафедра систем управления Н. И. Сорока, Г. А. Кривинченко ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ Конспект лекций для студентов специальности 1-53 01 07 Информационные технологии и управление в технических системах Минск 1 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ В.1. Определение информации В.2. Система передачи информации В.3. Этапы обращения информации В.4. Уровни проблем передачи...»

«М. В. Руденко СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ СРЕДСТВ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ С целью выбора инструмента для создания эффективного средства сопровождения учебного процесса по дисциплинам, включающим разделы информационные процессы, проводится анализ доступных программных средств. Для этого введены оригинальные шкалы, позволяющие сопоставить различные прикладные системы. Сделано аргументированное заключение о целесообразности использования для сформулированной цели...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины: Экономика для специальности 0808165 Прикладная информатика (по областям) Факультет: агрономический Ведущая кафедра: экономической теории Дневная форма обучения Вид учебной работы Курс, Всего часов семестр Лекции 1 курс, 2семестр Практич. занятия (семинары) 1 курс, 2семестр...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФБГОУ ВПО ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Направление 230400.68Информационные системы и технологии Наименование программ подготовки: Анализ и синтез информационных систем. Биоинформатика. Технологическое моделирование деталей и машин с 3D допусками в САПР нового поколения. Наименование степени / квалификации магистр Форма обучения очная Иркутск 2011 г. 1 СОДЕРЖАНИЕ Стр....»






 
© 2014 www.kniga.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, пособия, учебники, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.