|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ФНКЦ РР |
||
Тепло и массоперенос в промерзающих и мерзлых породахучебный курс
- Автор: Комаров Илья Аркадьевич
- Год создания: 2017
- Организация: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Описание: Содержание дисциплины Введение . Предмет, задачи и содержание курса; его методологическая основа. Связь с другими курсами. Молекулярно-кинетический и феноменологический (термоди-намический ) подходы. Основные представления молекулярно- кинетической теории пе-реноса тепла и массы при описании процессов происходящих в мерзлых и промерзаю-щих породах. Раздел I. Элементы термодинамики мерзлых и промерзающих пород. I.1 Термодинамическая система. Компоненты системы. Термодинамические по-тенциалы. Энергия Гиббса и химический потенциал. ММП и СМП как термодинамиче-ские системы. Саморазвитие и саморегуляция ММП. Устойчивость и реакция (отклик) на внешние воздействия и индуцированные ими внутренние изменения. Обратные связи. I.2 Термодинамика твердой, жидкой и газообразной фазы в мерзлых и промерзаю-щих породах. Термодинамика основных физико-химических процессов происходящих в породах при фазовых переходах влаги. Термодинамическое описание фазового равнове-сия и фазовых переходов во влагонасыщеных и невлагонасыщенных незасоленных поро-дах. Фазовое и химическое равновесие при наличии в поровой влаге ионов легкораство-римых солей. I.3 Термодинамические модели и прогноз параметров и свойств мерзлых пород .Термодинамические модели и основные расчетные соотношения для прогноза температуры начала замерзания и содержания незамерзшей воды в незасоленных и засоленных породах, торфах и заторфованных породах, крупнообломочных породах с мелкодисперсным заполнителем. Специфика прогноза при малых и больших концентрациях порового раствора в породах с морским и континентальным типом засоления. Методика прогноза фазового и химического равновесия рассолов в криопэгах. Раздел II. Тепло и массоперенос в промерзающих и мерзлых породах II.1 Основы теории переноса тепла и массы в мерзлых и промерзающих породах. Методы описания теплопереноса в мерзлых породах. Учет анизотропности, слоистости и трещиноватости массива. Учет процессов массопереноса, фазовых и химических превращений. Теплоперенос в упруго деформируемом массиве. Зависимость теплофизических характеристик от состава, строения пород и термобарических условий. II.2 Обзор современных методов экспериментального определения тепло - и массообменных свойств пород в полевых и лабораторных условиях. Требования к аппаратуре. Ошибки измерений. Масштабный эффект. Методы теории подобия при моделировании процессов тепло-и массопереноса в породах. II.3 Методы описания переноса влаги в жидкой и парообразных фазах. Миграция ионов легкорастворимых солей, тяжелых элементов, радионуклидов, органических и биологических примесей. Коэффициенты переноса влаги, ионов, радионуклидов, органических и биологических примесей и методы их прогноза. Влияние фазовых переходов и химических взаимодействий на процесс миграции влаги и ионов. Миграция влаги в условиях простых нагружений (сжатие, сдвиг) и в пластически деформируемом массиве. II.4 Основы моделирования процессов тепло и массопереноса в массиве пород при их взаимодействии с окружающей средой и инженерными сооружениями. Методы физического моделирования: лабораторный, полунатурный и натурный эксперимент. Применение теории подобия при моделировании процесса взаимодействия участка газо-провода с породами ( по материалам франко-канадского и японского полунатурного экс-перимента). Численный эксперимент его возможности и пределы применимости. Вероят-ностно-стахостические и детерминированные модели описания мерзлотных процессов, их достоинства и недостатки. Обзор аналитических и численных методов решения геокриологических задач. II.5 Специфика моделирования процессов сезонного промерзания-оттаивания по-род при необходимости учета: темпа промерзания; периодичности изменения температурных условий на поверхности; теплообмена с подстилающими породами; наличия водоносного горизонта. Виды граничных условий при реализации задач взаимодействия инженерных сооружений с породами. Многофронтовые, многомерные и другие модели промерзания-оттаивания пород. Задача о взаимодействии фронта промерзания с газогидратной залежью. Прогноз температурного режима пород для условий высокогорья. Задача Стефана с абляцией поверхности . II.7 Модели процесса промерзания-оттаивания пород с учетом влагопереноса и льдовыделения. Постановка задачи при наличии миграции влаги к фронту промерзания и льдовыделения .Промерзание пород с учетом пучения и образования ледяных прослойков в промерзающей зоне. Модели процесса промерзания-оттаивания пород c учетом влагосолепереноса. Модель объемного промерзания с учетом солепереноса в мерзлой зоне и эффекта захвата солей льдом. Модель теплосолепереноса при допущении о поршневом механизме отжатия солей от фронта промерзания. Динамика оттаивания мерзлых пород шельфа в субаквальных условиях. Прогноз температурного режима криопэга и вмещающих пород. Моделирование процесса промерзания пород с учетом тепловлагопереноса и возникновения полей напряжений и деформаций. Моделирование формирования криотекстур. Практические занятия (8 часов) 1. Расчетная оценка температуры начала замерзания, содержания незамерзшей во-ды и льда, теплофизических свойств пород (включая крупнообломочные, сильнольдистые и заторфованные) по литературным источникам и нормативной литературе (2 часа) 2. Расчет параметров фазового и химического равновесия (температуры замерза-ния, содержания незамерзшей воды, плотности, рН ) поровых растворов засоленных по-род, криопэгов и придонных пород щельфа северных морей с помощью компьютерной программы и с помощью приближенных соотношений (2 часа) 3. Экспресс-методики для расчетной оценки температурного режима и глубин се-зонного промерзания -оттаивания, случаи учета: нестационарности процесса теплообмена; кинетики фазовых переходов и переохлаждения; периодичности изменения температурных условий на поверхности пород на динамику процесса; теплообмена с подстилающими породами; заданного во времени законе снегонакопления на поверхности пород; теплообмена с приземным слоем воздуха и продольно фильтрующим потоком влаги (4 часа) Содержание дисциплины Введение . Предмет, задачи и содержание курса; его методологическая основа. Связь с другими курсами. Молекулярно-кинетический и феноменологический (термоди-намический ) подходы. Основные представления молекулярно- кинетической теории пе-реноса тепла и массы при описании процессов происходящих в мерзлых и промерзаю-щих породах. Раздел I. Элементы термодинамики мерзлых и промерзающих пород. I.1 Термодинамическая система. Компоненты системы. Термодинамические по-тенциалы. Энергия Гиббса и химический потенциал. ММП и СМП как термодинамиче-ские системы. Саморазвитие и саморегуляция ММП. Устойчивость и реакция (отклик) на внешние воздействия и индуцированные ими внутренние изменения. Обратные связи. I.2 Термодинамика твердой, жидкой и газообразной фазы в мерзлых и промерзаю-щих породах. Термодинамика основных физико-химических процессов происходящих в породах при фазовых переходах влаги. Термодинамическое описание фазового равнове-сия и фазовых переходов во влагонасыщеных и невлагонасыщенных незасоленных поро-дах. Фазовое и химическое равновесие при наличии в поровой влаге ионов легкораство-римых солей. I.3 Термодинамические модели и прогноз параметров и свойств мерзлых пород .Термодинамические модели и основные расчетные соотношения для прогноза температуры начала замерзания и содержания незамерзшей воды в незасоленных и засоленных породах, торфах и заторфованных породах, крупнообломочных породах с мелкодисперсным заполнителем. Специфика прогноза при малых и больших концентрациях порового раствора в породах с морским и континентальным типом засоления. Методика прогноза фазового и химического равновесия рассолов в криопэгах. Раздел II. Тепло и массоперенос в промерзающих и мерзлых породах II.1 Основы теории переноса тепла и массы в мерзлых и промерзающих породах. Методы описания теплопереноса в мерзлых породах. Учет анизотропности, слоистости и трещиноватости массива. Учет процессов массопереноса, фазовых и химических превращений. Теплоперенос в упруго деформируемом массиве. Зависимость теплофизических характеристик от состава, строения пород и термобарических условий. II.2 Обзор современных методов экспериментального определения тепло - и массообменных свойств пород в полевых и лабораторных условиях. Требования к аппаратуре. Ошибки измерений. Масштабный эффект. Методы теории подобия при моделировании процессов тепло-и массопереноса в породах. II.3 Методы описания переноса влаги в жидкой и парообразных фазах. Миграция ионов легкорастворимых солей, тяжелых элементов, радионуклидов, органических и биологических примесей. Коэффициенты переноса влаги, ионов, радионуклидов, органических и биологических примесей и методы их прогноза. Влияние фазовых переходов и химических взаимодействий на процесс миграции влаги и ионов. Миграция влаги в условиях простых нагружений (сжатие, сдвиг) и в пластически деформируемом массиве. II.4 Основы моделирования процессов тепло и массопереноса в массиве пород при их взаимодействии с окружающей средой и инженерными сооружениями. Методы физического моделирования: лабораторный, полунатурный и натурный эксперимент. Применение теории подобия при моделировании процесса взаимодействия участка газо-провода с породами ( по материалам франко-канадского и японского полунатурного экс-перимента). Численный эксперимент его возможности и пределы применимости. Вероят-ностно-стахостические и детерминированные модели описания мерзлотных процессов, их достоинства и недостатки. Обзор аналитических и численных методов решения геокриологических задач. II.5 Специфика моделирования процессов сезонного промерзания-оттаивания по-род при необходимости учета: темпа промерзания; периодичности изменения температурных условий на поверхности; теплообмена с подстилающими породами; наличия водоносного горизонта. Виды граничных условий при реализации задач взаимодействия инженерных сооружений с породами. Многофронтовые, многомерные и другие модели промерзания-оттаивания пород. Задача о взаимодействии фронта промерзания с газогидратной залежью. Прогноз температурного режима пород для условий высокогорья. Задача Стефана с абляцией поверхности . II.7 Модели процесса промерзания-оттаивания пород с учетом влагопереноса и льдовыделения. Постановка задачи при наличии миграции влаги к фронту промерзания и льдовыделения .Промерзание пород с учетом пучения и образования ледяных прослойков в промерзающей зоне. Модели процесса промерзания-оттаивания пород c учетом влагосолепереноса. Модель объемного промерзания с учетом солепереноса в мерзлой зоне и эффекта захвата солей льдом. Модель теплосолепереноса при допущении о поршневом механизме отжатия солей от фронта промерзания. Динамика оттаивания мерзлых пород шельфа в субаквальных условиях. Прогноз температурного режима криопэга и вмещающих пород. Моделирование процесса промерзания пород с учетом тепловлагопереноса и возникновения полей напряжений и деформаций. Моделирование формирования криотекстур. Практические занятия (8 часов) 1. Расчетная оценка температуры начала замерзания, содержания незамерзшей во-ды и льда, теплофизических свойств пород (включая крупнообломочные, сильнольдистые и заторфованные) по литературным источникам и нормативной литературе (2 часа) 2. Расчет параметров фазового и химического равновесия (температуры замерза-ния, содержания незамерзшей воды, плотности, рН ) поровых растворов засоленных по-род, криопэгов и придонных пород щельфа северных морей с помощью компьютерной программы и с помощью приближенных соотношений (2 часа) 3. Экспресс-методики для расчетной оценки температурного режима и глубин се-зонного промерзания -оттаивания, случаи учета: нестационарности процесса теплообмена; кинетики фазовых переходов и переохлаждения; периодичности изменения температурных условий на поверхности пород на динамику процесса; теплообмена с подстилающими породами; заданного во времени законе снегонакопления на поверхности пород; теплообмена с приземным слоем воздуха и продольно фильтрующим потоком влаги (4 часа)
- Добавил в систему: Комаров Илья Аркадьевич
Преподавание курса
- с 2 октября 2017 Комаров Илья Аркадьевич
- МГУ имени М.В. Ломоносова, Геологический факультет, Кафедра геокриологии
- обязательная, по выбору (межфакультетский курс), семинары, 12 часов
- Автор: Комаров Илья Аркадьевич