Метод расчета турбулентных течений в открытых потоках с различной формой поперечного сечения

• Автор: Гольдина, В.Д.
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 203 c. : ил

I.ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА
1.1.Решение вязкой задачи - первый этап метода определения скоростного поля турбулентного течения
1.2.Уравнения турбулентного движения на линиях градиентов скоростей
2.ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕЙ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИИ В ОТКРЫТЫХ КАНАЛАХ С РАЗЛИЧНОЙ ФОШОЙ ПОПЕРЕЧНОГО СЕЧЕНИЯ
Т Л'. •
2.1.Построение приближенных аналитических решений
2.1.1.Параболическое сёчение
2.1.2.Треугольное сечение
2.1.3.Открытый канал трапецеидального сечения
2.1.4.Прямоугольное сечение
2.2.Некоторые общие свойства решений вязкой задачи.,.. 57 3.ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАВНОМЕРНОГО ТУРБУЛЕНТНОГО ДВИЖЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ ПОТОКАХ С ГЛАДКИМИ И ШЕРОХОВАТЫМИ СТЕНКАМИ
3.1.Решение задачи для каналов с различной формой поперечного сечения с гладкими стенками
3.2. Определение толщины придонной об ласти. Применение метода В.А.Шваба для расчетов турбулентных течений в
открытых каналах с шероховатыми стенками
3.3.Численное исследование турбулентных течений в реальных условиях
- 3 -
4.АНАЛИЗ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОЙ ЭНЕРГИИ
4.1.Влияние параметров руслового процесса на энергию пульсационного движения.Определение толщины придонного слоя
4.2.Решение системы уравнений турбулентного движения
на линиях градиентов скоростей
ВЫВОДЯ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
- 4 -
Настоящая работа посвящена исследованию равномерных установившихся турбулентных течений несжимаемой жидкости в открытых потоках с различной формой поперечного сечения,как с гладкими,так и шероховатыми стенками.При решении ряда практических задач,таких как регулирование пропускной способности каналов в зависимости от выбора их геометрических параглет-ров и характера крепления,прогнозирование русловых цроцессов в реках с учетом многообразия факторов,влияющих на эти процессы,возникает необходимость проведения расчетов гидродинамических характеристик потока в поперечном сечении русел рек и каналов.Поставленная задача является достаточно сложной даже для установившегося режима движения в призматических руслах. Наименее изучены следующие вопросы: выбор модели турбулентного движения,позволяющей получить поля осредненных скоростей, касательных напряжений,а также характеристик пульсационного движения в поперечных сечениях различной формы; влияние формы сечений на вышеперечисленные величины,пропускную способность, коэффициенты сопротивлений; моделирование граничных условий с учетом шероховатости.Ниже приводится краткий обзор состояния изученности поставленной задачи.
I.Методы расчета турбулентных течений в поперечных сечениях различной геометрии.
Многие авторы в своих исследованиях ограничиваются тем, что для определения скоростей на вертикалях потока и по ширине русла задают формулы степенного и логарифмического ни-
- 50 -
Формула дан вычисления расхода через поперечное сечение,, получённая из решения ( 2.28 ),имеет вид:
Р-0.Ша//бФтЛ'-Г6Ф* + ЮФ;-±). ( 2.зз ,
Результаты расчетов по формуле ( 2.33 ) хорошо согласуются с численными решениями работы / 34 /.Изотахи,построенные из решения ( 2.28 ),приведены на рис.2.4.
Аналитическая зависимость коэффициентов Лямэ и кривизны в произвольной точке сечения от координат довольно сложна.На оси симметрии получается,в частности,следующая формула:
/ я Ж 8(Я>Т-Л , 2.
-1 вн< 1 (ч*-*)3 у
1ГШ ( 2-34 >

2.1.4.Прямоугольное сечение.
Рассматривается точное и приближенные решения уравнения Пуассона с граничными условиями на дне и боковых стенках
9=0 (7.2/сф) 4=0,/2/ = ф (2.35)
и на свободной поверхности
У = 1 Ш=°’ (2.36)

( Ф = 2^" - параметр формы сечения).
С учетом аналогии свободной поверхности с горизонтальной