2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему
 
 О гейзерах
Сообщение17.10.2015, 13:10 


27/02/09
2791
Оказывается, селевой поток 2007г в долине гейзеров похоронил не только несколько гейзеров, но и красивую модель гейзерообразования, основанную на идее кипения перегретой жидкости, находящейся в узком и длинном канале глубиной порядка сотен метров. Сброс давления при выталкивании воды из канала ускоряет процесс кипения и соответственно ускоряется выталкивание воды, возникает струя воды и пара, происходит извержение.
Альтернативная т.з. изложена в статье А.М. Нечаева. Попробую передать суть своими словами в следующем посте, а интересующиеся могут почитать текст статьи: http://www.kronoki.ru/ufiles/trudy_kron ... vypusk.pdf ( стр. 135, А. М. Нечаев "О механизме извержения гейзера")

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение17.10.2015, 13:54 
Заслуженный участник


09/05/12
25179
druggist в сообщении #1063664 писал(а):
Оказывается, селевой поток 2007г в долине гейзеров похоронил не только несколько гейзеров, но и красивую модель гейзерообразования, основанную на идее кипения перегретой жидкости, находящейся в узком и длинном канале глубиной порядка сотен метров.
Честно говоря, из статьи как-то неясно, чем принципиально новая модель отличается от старой. Применимость адиабатического приближения тоже как-то сомнительна, да и $\gamma=1.4$ для водяного пара взят "с потолка"...

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение17.10.2015, 17:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Какое замечательное сообщение. Показатель адиабаты для пара действительно ниже(1.28498). Механизм лавинообразного всплытия в статье имеет некоторую новизну по сравнению с безбойлерным. Во всяком случае он более понятен. Введено соотношение объемом ствола и объема камеры бойлера. Связывать соотношение с показателем адиабаты как критерий устойчивости не совсем понятно. Даже если бы камера заполнялась газом, достижение уровня газа в бойлере среза выхода в скважину вызовет лавинообразное истечение газа. Это прежде всего связано с тем что пузыри газа в скважине легче воды. Они уменьшают вес гидростатического столба, что вызывает дополнительный переток газа в скважину.
Пар существенно отличается от газа из-за конденсации. Пузыри пара уменьшаются в диаметре при всплытии из-за конденсации.
Описанное влияние ванны возможно связано с конвекцией воды в стволе скважины и верхнем объеме ванны. Если ванны нет, то в стволе температура повышается из-за сообщения с горячим паром и водой в бойлере. В бойлере температура воды ближе к температуре поступающего пара. Давление в этом случае растет и это давление приводит к извержению гейзера.
Если ванна значительна, то в стволе температура сильно уменьшается из-за сообщения с водой в ванне(тепературная конвекция). В бойлере температура воды ближе к температуре ванны. Давление в этом случае не растет и весь поступающий пар конденсируется в бойлере.
Вообще задача хороша для физического моделирования в малом масштабе с характерным объемом бойлера около одного литра как и для математического моделирования средствами CFD на компютере.

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение18.10.2015, 01:00 


24/01/09
1090
Украина, Днепропетровск
Не совсем понятно "Структура гейзера-ванны, у которого сечение ванны значительно
превышает сечение канала. Извержения не происходит, либо оно ослаблено", если на первом рисунке "Камерная модель гейзера" - по сути случай бесконечно большой и бесконечно мелкой ванны.

Также мне любопытен вопрос заполнения такой вот загогулины при наличии постоянного потока тепла.За счёт чего камера заполнится водой, а не паром?

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение18.10.2015, 01:20 


27/02/09
2791
Также интересна статья из следующего (третьего) сборника:
http://www.kronoki.ru/ufiles/trudy_kron ... vypusk.pdf
стр. 142, Белоусов А. Б., Белоусова М. Г.
"Как устроены гейзеры и почему их много в Долине гейзеров"

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение18.10.2015, 01:40 


01/04/08
2720
Смущает вот эта, совершенно бездоказательная фраза из статьи:
"Ясно, что те несколько тонн воды с температурой 26 °С, которые заливало озеро в гейзер, разогреть до температуры кипения за полчаса невозможно."

Все зависит от мощности источника нагрева (разогретые горные породы) и площади контакта с этим источником. Но таких, даже оценочных данных, приведено не было.

Литровый чайник с нагревателем в 1 КВт закипает за несколько минут. А какова мощность гейзерного нагревателя?
Есть хоть приблизительные оценки?

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение19.10.2015, 09:53 


27/02/09
2791
В т.н. камерной модели неочевидно наличие неустойчивости, приводящей к взрывному характеру процесса - извержению. В статье, как я понял, неустойчивость возникает следующим образом. Газ в замкнутой полости расширяется по адиабате и давление сбрасывается обратно пропорционально объему вытесненной жидкости в степени показателя адиабаты. Гидростатическое давление столба воды или водяной "пробки" уменьшается линейно с высотой столба( а при постоянном сечении объему вытесняемой жидкости) за счет излива воды из горловины. Т.о., у границы между паром и жидкостью есть два положения равновесия - устойчивое и неустойчивое, которые по мере нагрева и увеличения количества пара сближаются и в некоторой полуустойчивой точке встречаются, после чего положение равновесия исчезает - известная неустойчивость - седлоузловая бифуркация. Хотя, конечно, не помешал бы натурный эксперимент, моделирующий эту ситуацию, тем более, его легко провести, поскольку не требуется перегрева, больших высот столба жидк. и пр.

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение18.11.2015, 13:10 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Недостаток представленных результатов в многочисленных статьях состоит в том что не пользовались принудительным снижением высоты столба воды( как бы создавая искусственный водоем с своим уровнем заполнения). Если поместить насос с автоматическим регулированием высоты столба воды с откачкой, то результаты экспериментов будут более информативными и впечатляющими.

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение18.11.2015, 13:49 


27/02/09
2791
Мне видится в общих чертах такая схема эксперимента: берется U-образная трубка, один конец запаивается, в нижней части патрубок для подвода холодной воды. Часть трубки с запаянным концом нагревается. При определенных параметрах должны будут происходить переодические выплески, наподобие гейзерных

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение18.11.2015, 17:32 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


11/04/07
1352
Москва
Впечатляюще. Незабудок согласовать протокол эксперимента с службами техники безопасности.

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение21.11.2015, 10:51 


27/02/09
2791
Zai в сообщении #1074636 писал(а):
берется U-образная трубка

U-образная в топологическом смысле конечно. Здесь простор для работы тандему экспериментатор-стеклодув. Надеюсь по реализации это станет одним из канонических моделей самоорганизующихся систем наряду с ячейками Бенара, кучей песка и реакцией Белоусова-Жаботинского

 Профиль  
                  
 
 Re: О гейзерах
Сообщение21.11.2015, 11:55 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
72407
druggist
А вы хоть какую-нибудь разницу между понятиями автоколебаний, хаоса, и самоорганизующихся систем, себе представляете? (На самом деле, это три понятия, каждое из которых существенно сложнее предыдущего...)

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 12 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group