Введение

Гейзеры - это редкие природные явления и для их появления требуется выполнение нескольких условий: наличие воды, источника тепла и резервуара связанного с водопроводящей системой каналов [1] - [7]. Существует около шести основных типов гейзеров, классифицированных по общим физическим параметрам и отдельно по геометрии их резервуаров [6]. Гейзеры по существу являются горячими источниками, которые обладают нестабильной термодинамической и гидродинамической моделью. Хотя, может быть много других факторов, поддерживающих динамическую активность гейзера. Точное моделирование гейзера - это вызов для научного сообщества в теоретических и экспериментальных исследованиях. Многофазные потоки являются естественным явлением при моделировании гейзеров. Эти потоки чрезвычайно сложны для расчётов из-за деформаций и быстрого преобразования раздела между паровой и жидкой фазами. Осложнения вызывает то, что фазы могут быть диспергированы неравномерно, как в поперечном сечении водопроводящей системы каналов, с неизвестной геометрий, так и в продольном. В настоящее время теоретические исследования, на основе полного набора уравнений гидродинамики, в том числе сохранения массы, импульса, момента импульса и энергии, предусмотренные в соответствующих уравнениях, не так плодотворны с физической точки зрения и из-за сложности расчетов [8], [9]. Для того чтобы преодолеть это, различные эмпирические распределения потоков, как правило, объединяются в группы, называемые шаблонами потоков. Этот подход полезен в моделировании потоков при выявлении возникновения различных шаблонов потоков предоставляемых в упрощенной модели, связанной с вариациями форм потока. В частности, корреляции между падением давления и скоростью потока фазы отношений, которые играют основную роль на практике. Существует множество структур потоков для вертикального, горизонтального потоков и потока движущегося под углом, хотя именно модель вертикального потока, представляет основной интерес в изучении гейзеров. Основные виды: пузырьковый поток; пробковый или поршневой поток из более крупных пузырьков, которые приближаются по размеру к диаметру водопроводящей системы; вспененный поток, характеризующийся хаотическими вибрациями; кольцевой поток, в котором жидкость течет по стенке вниз в виде пленки, а поток газа поднимается в центре канала; эмульсионный поток с большой концентрацией капель в газовом потоке [10].

В одном из разделов данной работы предлагается на основе анализа усиления и подавление факторов, специальной дискретной динамической модели, описывающей активность гейзера в соответствии с некоторыми популярными эмпирическими картами, связанными с различными вертикальными моделями течения [11] - [18]. Конкуренция между усилением и рассеянием энергии в вертикальном пробковом потоке рассматривается, как возможный начальный этап активности гейзера, и поскольку развитие вертикального пробкового потока показывает, что доля пустот, пузырей Тейлора и длинны жидкой части потока, зависит от значений различных параметров и имеет важное значение для описания динамической неустойчивости [20], [21]. С физической точки зрения, очевидно, что активность в гейзере всегда приводит к снижению вязкости жидкости на глубине, заполняющей водопроводящую систему каналов и увеличению размера пузырей пара в потоке. Таким образом, амплитуда термомеханических колебаний может быстро увеличиваться с повышением температуры. Предполагается, что скорость диссипации энергии зависит от температуры окружающей среды, и простая зависимость диссипации энергии от температуры может быть выражена, как линейная функция с небольшим наклоном, которая должна вводиться, как уравнение теплового баланса и также должна описывать механические колебания [22]. Физическая картина динамических процессов в действующих гейзерах должна быть довольно простой. Падение вязкости приводит к некоторому увеличению амплитуды, которой способствует введение дополнительной порции тепла. Это тепло вызывает снижение вязкости, так что поступление инъекция тепла должно уменьшаться. Ясно, что такие процессы будут подходить некоторое стационарное состояние. Тем не менее, рассматриваемая система, будучи нелинейной, может обладать гистерезисным установившимся режимом движения, что может привести к опасным колебаниям, даже если её собственные колебания будут далеки от резонансной частоты.