Введение к работе
Актуальность темы. Исследование термоупругих и фильтрационных процессов в поле электромагнитного излучения представляет научный и практический интерес, который особенно возрос в последнее время.
Значимость этих исследований связана с особенностями поведения поглощающих сред в электромагнитном поле. Распространение электромагнитных волн в поглощающих средах сопровождается их нагревом за счет диссипаций энергии электромагнитных волн в тепло. Нагрев в электромагнитном поле обладает рядом специфических свойств, отличающих его от других методов теплового воздействия - высокие скорости и объемный характер, возможность регуліфования температурного поля во времени и в пространстве.
Результатом нагрева является возникновение термоупругих напряжений в сплошных и гетерогенных средах. Термоупругие напряжения могут значительно изменять свойства зтігх сред. В пористых средах возможно изменение их коллекторских свойств - пористости и проницаемости, появление трещин. Таким образом, воздействие электромагнитным полем достаточной мощности может стать способом интенсивного, объемного и регулируемого изменения механических свойств различных сред. Возможно применение электромагнитного поля в различных технологических процессах - обработка и разрушение рудосодержащих горных пород, разрушение негабаритов и твердых материалов и т.д..
Обработка электромагнитным полем оказывает положительный эффект в процессе фильтрации флюида за счет появления дополнительного перепада давления в результате термоупругого расширения флюида, снижения вязкости, более быстрого прогрева пласта за счет объемного характера нагрева по сравнению с поверхностными источниками тепла. В средах, в которых показатель поглощения электромагнитного излучения зависит от температуры, реализуются в зависимости от характера этой зависимости, различные режимы нагрева. В результате эти эффекты способствуют интенсификации процессов фильтрации высоковязких флюидов.
Цель работы: исследование особенностей термоупругих и фильтрационных процессов при электромагнитном нагреве сред, что включает:
исследование динамики термоупругих напряжений, возникающих при нагреве однородных и дисперсных сред электромагнитным излучением.
изучение особенностей процесса фильтрации высоковязких флюидов в поле электромагнитного излучения с учетом изменения плотности, вязкости и предельного напряжения сдвига флюида от температуры, цикличности воздействия электромагнитным излучением и изменения показателя поглощения излучения в процессе нагрева.
Научная новизна. В работе получены следующие новые результаты: Аналитическими и численными методами исследованы динамические и квазистатические термоупругие напряжения в однородных и дисперсных средах; Показано, что при нагреве электромагнитным излучением возможно развитие термоупругих напряжений, превышающих предел прочности среды.
Показано, что учет зависимости вязкости, предельного напряжения сдвига и плотности флюида, а также показателя поглощения излучения от температуры обуславливает появление новых эффектов при фильтрации в поле электромагнитного излучения:
-профили давления и температуры в виде квазистационарных волн; - немонотонный характер распределения давления по координате и приток жидкости из пористой среды за счет термоупрутого расширения флюида;
-нелинейный характер движения границы области фильтрации вяз-копластичной жидкости. Практическая ценность. Результаты исследований могут быть использованы для определеншґоптимальньгх режимов технологических процессов, основанных на воздействии электромагнитным излучением на поглощающие среды.
На защиту выносятся:
- результаты исследования термоупругих процессов, возникающих при нагреве электромагнитным излучением однородных и дисперсных сред.
- аналитические и численные исследования процессов фильтрации вы-еоковязких^люидсц^в_д]Сшеіалектг)омапщттюго излучения с учетом изменения вязкости, предельного напряжешмсщиіга~й~ітлотабта зависимости от температуры, цикличности.электромагнитного воздействия и изменения показателя поглощения излучения в процессе нагрева.
Апробация работы. Основные результаты были доложены на 7 научных конференциях и семинарах, среди которых: Всероссийская научная конференция "Физика конденсированного состояния". (Стерлитамак, 1997); V Международная конференция «Современные проблемы электрогидродинамики и электрофизики жидких диэлектриков». (С. Петербург, 1998); Всероссийская школа-семинар по нефтрепромысловой механике под руководством академика Мирзаджанзаде А.Х. (Уфа, 1997-1999); Башкирская Республиканская научная конференция студентов и аспирантов по физике «Нелинейные и резонансные явления в конденсированных средах». (Уфа, 1998); Республиканская научная конференция студентов и аспирантов по физике и математике. (Уфа, 1998,1999).
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, содержит 118 страниц машинописного тексга, 52 рисунка, список литературы содержит 77 наименований.