|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Развитие тепловой конвекции в трещиновато-пористой среде при различных граничных условияхдипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Афанасьев А.А.
- Автор: Минаева Диана Руслановна
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2021
- Аннотация: В дипломной работе Минаевой Д.Р. исследуется тепловая конвекция в пористой среде. Подобные задачи рассматривались ранее многими авторами в применении к тем или иным практическим приложениям. Особенное место здесь занимают геофизические приложения, связанные с развитием конвекции в гидротермальных системах. В областях вулканической активности значительный поток тепла из недр приводит к нагреву водосыщенных горных пород из-за чего в них развивается свободная конвекция, приводящая к интенсивному перемешиванию жидкости и повышению потока тепла из недр. В результате конвекция существенно влияет на давление, температуру и состав жидкости в недрах, что, в свою очередь, влияет на возможность получение экологически чистой геотермальной энергии и на процессы, сопровождающие формирование рудных месторождений. Это определяет актуальность исследования условий, при которых может развиться конвекция. Исследование свободной конвекции в геофизических приложениях, осложняется неоднородным строением горных пород. Часто породы обладают значительной трещиноватостью, которая определяет направление фильтрационных потоков. Жидкость в основном течет по трещинам, тогда как ее больший объем сосредоточен в низкопроницаемых блоках между трещинами. Зачастую тепломассообмен между трещинами и блоками определяет возможность развития конвекции. Учет описанных эффектов требует привлечения достаточно сложной математической модели, поэтому конвекция в трещиновато-пористых средах исследуется редко. Дипломная работа Минаевой Д.Р. направленна на исследование конвекции именно в таких средах. Конвекция в горизонтальном слое трещиновато-пористой среды исследовалась ранее только в случае непроницаемых изотермических верхней и нижней границ слоя. Минаевой Д.Р. была поставлена задача исследовать условия развития конвекции в двух других случая, более близко соответствующих реальным геофизическим системам. В обоих рассмотренных ею случаях верхняя граница, моделирующая поверхность Земли, считается открытой, а на нижней границе в одном случае поддерживается постоянная температура, а в другом – заданный поток тепла. Достоинства работы обусловлены тем, что в обоих отмеченных случаях Минаевой Д.Р. удалось подробно исследовать зависимость критического числа Рэлея, определяющего развитие конвекции, от параметров подобия задачи. Она показала, что при любых граничных условиях трещиноватость снижает критическое число Рэлея, причем тепловая стратификация наиболее устойчивая, если проницаемости и коэффициенты теплопроводности пропорциональны в трещинах и блоках. Проведен обширный параметрический анализ задачи. Построены зависимости критического числа Рэлея от параметров подобия. Определен характерный вид собственных функций. Получение данных результатов стало возможным благодаря тому, что Минаева Д.Р. самостоятельно изучила современные методы численного решения задач на собственные значения и применила их к поставленной задаче. Она написала программу, позволяющую быстро рассчитать отмеченные параметры конвекции и определить критическое число Рэлея. К недостаткам работы можно отнести отсутствие детального исследования влияния параметров подобия на собственные функции. Однако, это замечание в целом не снижает очень положительного отношения к работе. Минаева Д.Р. работала над поставленной ей задачей в высшей степени самостоятельно, регулярно обсуждая промежуточные результаты с научным руководителем. Считаю, что дипломная работа, несомненно, заслуживает оценки «отлично».
- Добавил в систему: Афанасьев Андрей Александрович