Дипломная работа: Разработка теории радиогеохимического эффекта
Подставив (2.14) и (2.15) в (2.12) получим
![]() | (2.16) |
Если в (2.16) то получим уравнение диффузии (II Закон Фика):
![]() | (2.17) |
2.3. Уравнение конвективной диффузии
Пусть имеется раствор с плотностью растворителя и плотностью растворенного вещества –
, тогда плотность раствора запишется в виде
![]() | (2.18) |
Запишем уравнение неразрывности для растворителя:
![]() | (2.19) |
Диффузию не учитываем, потому что в жидкостях коэффициент диффузии мал.
Будем считать, что растворитель является несжимаемым, т.е. не зависит от пространственных координат и
![]() | (2.20) |
Тогда из выражения (2.19), получим
![]() | (2.21) |
Запишем уравнение неразрывности для раствора:
![]() | (2.22) |
В (2.22) подставим (2.18), получим
![]() |
Учитывая (2.20), (2.21) и независимость от пространственных координат, получим
![]() | (2.23) |
Опустим штрих, предполагая в дальнейшем – плотность примеси.
![]() | (2.24) |
Поясним в (2.24) значение каждого слагаемое:
Первое слагаемое описывает изменение массового содержания в рассматриваемой точке;
Второе слагаемое отвечает за конвекцию;
Третье слагаемое отвечает за диффузию.
Физический смысл уравнения (2.24) заключается в следующем: изменение концентрации, со временем, в рассматриваемой точке происходит за счет конвекции и диффузии.
На практике в (2.24) слагаемым можно пренебречь, в силу его малости.
2.4. Метод характеристик
Пусть движение несущей жидкости происходит вдоль оси , тогда уравнение без диффузионной конвекции запишется
![]() | (1) |
Одномерное уравнение без диффузионной конвекции (или конвекционное уравнение).
Задача Коши для уравнения (1).
Требуется найти функцию , где
и удовлетворяющую условиям:
![]() | (2) |
Получим решение задачи методом характеристик.
Метод характеристик заключается в переходе от эйлеровых переменных и
к лагранжевым. Связь производных в эйлеровых и лагранжевых координатах записывается в виде:
![]() | (3) |
Уравнение (1) таким образом можно записать как систему двух уравнений:
![]() |
(4) (5) |
где уравнение (4) – уравнение для характеристик.
Из (5) следует, что , где
некоторая постоянная. Но т.к.
, то
.
Из (4) получаем
![]() | (6) |