нитном поле. В этом случае можно получить значительные начальные скорости жидкости, сравнимые со скоростями распространения КГВ, без нагрева жидкости и изменения ее физических параметров.

Граничные условия можно задавать с достаточной точностью посредством изменения амплитуды и формы электрического импульса, процессы формообразования которых хорошо изучены.

В зависимости от соотношения нелинейности и дисперсии образующаяся ударная волна либо затухает без изменения формы, либо распадается на волны, близкие к уединенным. Так, при тонких слоях жидкости (/i<0,5 см) ударная волна затухает с увеличением расстояния без изменения формы, при большей толщине слоя (/г>0,5 см) жидкости такая волна распадается на волны, близкие к уединенным (рис. 4.9).

На рис. 4.9 показана эволюция пакета линейных КГВ, возбуждаемых электрическим импульсом экспоненциальной формы при увеличении амплитуды импульса. Видно укручение профиля первой волны и переход его в ударный профиль. Это устройство позволяет моделировать различные нелинейные волновые процессы в диспергирующих средах, которые описываются уравнением Кор-тевега-де Бриза-Бюргерса. Например, образование ударных волн, уединенных волн, кноидальных волн. Причем, можно изменять соотношение между дисперсией и нелинейностью среды, изменяя лишь толщину слоя жидкости.

Следует отметить, что для моделирования и возбуждения бегущих или стоячих волн могут использоваться и высоковольтные электрические поля. В основе возбуждения бегущих или стоячих волн электрогидродииамическим методом [78] лежит следующий эффект. Известно, что волны в лабораторных экспериментах могут возбуждаться над поверхностью жидкости вследствие откачки воздуха из трубок. Жидкость в этих местах поднимается, что приводит к возбуждению бегущей поверхностной волны. Такие же области пониженного давления могут возникать при создании над поверхностью воды системы высоковольтных геометрически неоднородных электродов, где жидкость будет втягиваться в область gradZ: под действием силы

f3rfl = 0,5(e -er)grad£ (4.7)

Применение магнитных полей для исследования процесса распространения примесей в водоемах. В настоящее время применяются различные методы физического моделирования природных явлений в водоемах. В данном разделе кратко рассмотрен метод моделирования переноса массы вещества под действием течений электролита, возбуждаемых на основе магнитогидродинамического эффекта.

В природных условиях турбулентная диффузия примесей определяется не только физико-химическим взаимодействием их с окружающим раствором (водой), но и динамическими

10 3 S

Рис. 4.8. Установка для геиерацви и регистрации КГВ в расходящемся канале.

/ - полюса магнита; 2 -электроды; 3 -звуковой генератор; 4 - неравновесный мост переменного тока; 5 - согласующий трансформатор; 6 - планка, крепящая датчик; 7 - второй электрод датчика большей площади; в -электрод датчика диаметром Ф, S -канал; 10 - электропроводная жидкость; - осциллограф; /2 - селективный усилитель; /3 -датчик параметров КГВ; /4 -источник переменного электрического тока: /5 - подводящие провода. а и б - соответственно виды иа установку сбоку и сверху.

Рис 4.9. Эволюция Профиля простой волны, возбуждаемой электрическим импульсом экспоненциальной формы при увеличении плотности тока.

а) /-2,5-10* А/м- возбуждение группы линейных волн; б) /-1,5-10= А/м - укрученне профиля первой волны и увеличение ее амплитуды. Я=-3,210 А/м.

особенностями гидрологического режима акватории. К таким особенностям относится вихревая структура водной среды. Система мелкомасштабных вихрей локального происхождения вовлекает примеси в динамическое перемешивание при вертикальном обмене (плоскостная конвекция) и приводит к их трансформации за счет физико-химического взаимодействия. Крупномасштабные вихри, охватывающие всю акваторию объекта, способствуют перераспределению примесей, перенося их на значительные расстояния от источника.

Свойства природных вихреобразований не могут быть исследованы вне влияния побочных факторов (морфометрические ха-

Рис. 4 10. Схема образования течений в овальной кювете под кольцевыми магнитами.

/ - кювета; 2 - медные электродьЕ; 3 - электролит; 4 - кольцевые магниты; .5 - лпиип тока жидкости.

рактеристики водоема, система водного питания и т. п.). Поэтому их целесообразно изучать, применяя методы физического моделирования. К таковым, например, относится гидравлическое моделирование, метод источников и стоков. Недостатками этих способов являются: искажение картины потока, сложность регулирования параметров течения. Для лабораторного моделирования батиметрических условий и вихревых структур в водоемах различной конфигурации оказалось полезным использование магнитогидродинамических эффектов в электролитах из-за непосредственной связи между электрическими, магнитными и гидродинамическими явлениями.

Были смоделированы относительно простейшие условия для создания вихревых структур в однородной жидкости и визуализировано перемещение примеси по поверхности [7]. Для моделирования процесса переноса примеси применяли кюветы прямоугольной (200X300 мм) или овальной (230x115 мм) формы, заполненные 1 н водным раствором CUSO4 с электродами на концах кюветы (рис. 4.10). Плотность тока не превышала 0,1 А/см. В качестве источников неоднородного магнитного поля использовали наборы кольцевых магнитов диаметром 30, 52 н 75 мм и магниты прямоугольной формы 2x8 см, а также магнитоэласты - источники полиградиентных магнитных полей [14].