Mathematical modelling of the selective intake process from the interior volume in a three-layer stratified reservoir
Проведено механико-математическое моделирование селективного водозаборного процесса в трехслойном стратифицированном водоеме, когда вода забирается из внутреннего объема промежуточного слоя водоема. Составленная математическая модель представляет контактную начально-краевую задачу теории поверхностных и внутренних гравитационных волн в идеальной несжимаемой жидкости. Водозабор из внутреннего пространства промежуточного слоя смоделирован в виде объемного стока с бесконечно малой толщиной и конечным сточным расходом. В результате решения поставленной начально-краевой задачи получена система расчетных формул, которая с привлечением компьютерных средств позволяет выбирать диаметр водозаборной трубы и расход через нее, вычислять отметку глу- бинного расположения конца водозаборной трубы. Выбор этих параметров обеспе- чивает селективный водозабор исключительно из промежуточного слоя, где вода чище и холоднее, чем в других слоях водоема. The purpose of this work is to carry out mathematical modelling of selective water intake process in a three-layer stratified reservoir, when the water is taken from the interior volume of the intermediate layer of the reservoir. In the methodology for solving the problem, the water intake from the interior volume of the intermediate layer is modelled as a finite flow rate drain of fluid trough an infinitely thin layer. The contact initial-boundary value problem of the theory of surface and internal gravitational waves in an ideal incompressible fluid is used as a mathematical model of the water intake process. As a result we obtain a system of calculation formulas for estimation of the diameter of water intake pipe and the flow rate through it. The depth mark of the end of the water intake pipe was calculated. Originality/value: 1. The boundary value problem simulating a selective water intake process from the internal volume of the intermediate layer of a three-layer stratified reservoir was formulated and solved. 2. On the basis of the obtained set of formulas, computer experiments were performed and thus the regularities of the influence of the above external input parameters on the process were established. 3. The choice of these parameters provides selective intake exclusively from the intermediate layer, where the water is cleaner than in the lower layer and colder in summer than in the upper layer.