Вестник Кольского научного центра РАН. 2016, №2.

С. И. Бардан, Б. М. Долгоносов направлены из основной массы контактирующих растворов в окрестность границы и наоборот (рис. 2а). По условиям для системы дифференциальных уравнений (2.1-2.7) и схемы переноса на рис. 1, 2, слой 5 в задаче о переносе ионов через поверхность внутреннего раздела будет представлен как промежуточный плоско-параллельный (или пограничный) слой неограниченной протяженности, разделяющий растворы разного состава и образующийся в момент начального контакта [1]. Для слоя 5 очевидно наличие ряда особых свойств, из которых важными для рассмотрения являются следующие. Во-первых, переменные деформации элементов на границе раздела «нулевой» толщины x = 0 для примыкающих к ней малых окрестностей ±h5 вызывают многократный приток-отток растворов (согласно знаку изменения кривизны поверхности [25, 33]), направленный по нормали к оси деформации и линиям тока жидкости [2, 24]. Во-вторых, противоположные микропотоки в окрестностях плоско-параллельного слоя (у границ растворов) есть физический механизм блокирования молекулярной диффузии [1, 2]. В-третьих, микропотоки формируются и действуют по обе стороны границы раздела в целом локально, согласно изменению скоростей деформации любого участка (рис. 1). Это и определяет однородность свойств в примыкающих окрестностях (±h5) и смежных прослойках и рассматривается нами как механизм поддержания устойчивости состава двух смешивающихся растворов [1]. Полученные результаты 1. Формулировка плоской краевой задачи о распределении субстанции у границ раздела и граничные условия турбулентного режима. Рассмотрим плоское турбулентное течение, направленное вдоль разделяющего растворы плоско-параллельного слоя неограниченной протяженности [31], образующегося в момент начального контакта. Схема переноса и микрорельеф поверхности раздела в растворах с турбулентным режимом показаны на рис. 1 и 2. Для определенности условимся, что граница раздела в среднем ориентирована по оси деформации и переноса смесей двухрастворной системы (ось ln на рис. 2а). Осредненные по полу-пространствам плоского турбулентного течения скорости ( u ) [31, 32] в областях их распространения направлены произвольно (ui и u2 ). Как и для других известных решений системы (1) конвективно-диффузионного переноса [1-3, 9-11, 24-29], ось x выбираем перпендикулярно оси деформации поверхности раздела и линиям тока растворов с разной c -концентрацией субстанции (рис. 1 и 2а). Направление отсчетов оси х выберем (см. выше) из области распространения морских вод (раствор) в область материковых (разбавитель). Учитывая инвариантный характер форм микрорельефа поверхностей раздела [1, 25, 33], размер произвольного элементарного участка - учетной площадки f площадью s сечения (abcd) (рис. 1, 2 и ниже) выбираем много меньший, чем характерный размер (масштаб) турбулентных пульсаций [31, 33] потока, вызывающих образование мезо- и микрорельефа на деформируемой границе. Вдоль оси х (рис. 2а), в области полу-пространства - да< x < 0, находятся растворы с высокой концентрацией субстанции (примеси - морские соли), назовем его «раствор» (или «морская вода»). В области 0 < x < +<» - раствор без примесей, который обозначим как «чистый растворитель» (или «пресная вода»). Для любых решений задач о распределении ci вдоль сложных поверхностей требуется применение подвижной системы отсчета - из-за сложности решения гидродинамических уравнений в потоке с неустановившимся режимом [6, 10-11, 31]. При этом любые прямоугольные (при t => 0) координатные системы неизбежно трансформируются в криволинейные (рис. 2б) [29]. В таком случае системы уравнений переноса между растворами по формуле (1), т. е. плоская задача в лагранжевых координатах - система отсчета, закрепленная в данном сечении (на границе раздела, для х => 0), примет вид [1-3, 24-29]: dc dc д2c (31) ----- Gx ------ D —- = 0, -к>< x <<», (31) dt dx dx2 66 ВЕСТНИК Кольского научного центра РАН 2/2016(25)