Местный размыв в нижнем бьефе водопропускных сооружений, оборудованных конусными затворами

• Автор: Нгуен Ван До
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ

ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.1 Конусные затворы, их характеристики и условия применения

1.2 Основные схемы истечения через конусные затворы

1.3 Выводы по главе и задачи исследований

ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ

ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Моделирование потока при гидравлических исследованиях

2.2 Описание экспериментальной установки и модели

2.3 Измерительная аппаратура.
2.4 Методика проведения лабораторных исследований
2.5 Оценка точности измерений
2.5.1 Точность определения расхода.
2.5.2 Точность определения размеров трубы
2.5.3 Точность определения напора
2.5.4 Точность определения глубин потока.
2.6 Методика проведения исследований размывов
2.7 Выводы по главе
ГЛАВА 3 ИСЛЕДОВАНИЕ РАЗМЫВОВ ПРИ РАБОТЕ
ОДНИМ КОНУСНЫМ ЗАТВОРОМ
3.1 Местный размыв при работе нижним конусным затвором.
3.2 Местный размыв при работе верхним конусным затвором
ГЛАВА 4 ИСЛЕДОВАНИЕ РАЗМЫВОВ ПРИ РАБОТЕ
ДВУМЯ КНУСНЫМИ ЗАТВОРАМИ
ГЛАВА 5 ВЛИЯНИЕ ГЛУБИНЫ ВОДЫ В НИЖНЕМ БЬЕФЕ
НА МЕСТНЫЙ РАЗМЫВ ЗА КОНУСНЫМ ЗАТВОРОМ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРЫ.
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Конусные затворы появились впервые в США под названием “Howell bulge valve”, в середине -х годов. В СНГ два первых конусных затворов были установлены в г. Касан-Сайнского гидроузла в Узбекистане. Затем они неоднократно использовались на гидроузлах Средней Азии и на Кавказе. В практике конусные затворы разделяются на затворы с подвижным конусом (или конусно-струйный затвор) (рис. Конусные затворы с подвижным конусом представляют собой модификацию игольчатого затвора. Подвижный конус, приводящийся в движение вручную, электрическим путем или при помощи гидропривода, перемещается в направлении, противоположном движению воды. Неподвижный цилиндр соединен ребрами с насадкой, который в зависимости от формы вызывается образование цилиндрического параллельного или расходящегося потока. Такие затворы редко применяются из-за сложности и не надежности при эксплуатации, требования большого усилия при маневрировании. Они имеют высокую степень чувствительности к ударам плавающих тел, которые могут вызвать блокировку подвижного конуса. Конусный затвор с неподвижным конусом устраняет недостатки конусно-струйного затвора и более широко применяется. Этот затвор состоит из неподвижного полого конуса, образующего угол в пределах °. Таким образом, образуется концевая щель, через которую поток вытекает из затвора. Рис. Перемещение подвижного цилиндра осуществляется механическим или гидравлическим приводом. Между подвижным цилиндром и патрубком находится концевое уплотнение. Кроме того, имеется и торцевое уплотнение, которое укрепляет на торце конической поверхности и служит для предотвращения фильтрации при полном закрытии затвора. При перемещении регулирующего цилиндра требует малых усилий, так как силы зрения, возникающие на внутренней поверхности подвижного цилиндра незначительны. Здесь неподвижный корпус воспринимает полный гидростатический напор. Поток, вытекающий из конусного затвора, растекается вначале в виде полого конуса. Постепенно его форма меняется. Поток, падая, образует шатер параболической формы. При взаимодействии потока с ребрами на поверхности основного потока наблюдаются водяные гребни, растекающиеся под большими углами. Угол растекания основного потока зависит от центрального угла конуса и от степени открытия затвора. Относительная степень открытия затвора выражается отношением: п =1^. D - диаметр неподвижного патрубка. Основной гидравлической характеристикой затвора является его пропускная способность. Н0- действующий напор перед затвором. Существуют различные аналитические и экспериментальные способы для определения значения коэффициента расхода. Теоретические расчеты гидравлики конусного затвора сложны, так как поток, пройдя через затвор, трансформируется и изменяет направление. Задача решается, если считать жидкость однородной не вязкой и не сжимаемой. В этом случае, исходя из осесимметричной схемы истечения, ее можно рассматривать как плоскую. О = Ц. Ю0. Б- значение открытия конусного затвора. Так, Т. Рис. Схема к определению пропускной способности конусногозатвора. СОБ р + БІП Р ). Я- СОБ Р + — (— + —) ІОЙ 2 2 ? Пк - диаметр упорного конуса; О - диаметр конусного затвора. С помощью преобразований Р. СОБ /? Я^СОЭ р + БІП р) + 2(— + у). Можно получить значение коэффициента расхода из системы уравнений Т. Рис. Сопоставление теоретических методов расчета коэффициента расхода конусного затвора с натурными данными. Наиболее универсальное решение для любой конструкции затвора получил Ю. In ——г( ? COS( ? COs( — — ? I - sin ? COS ? Л7Г ' ' 1 4 sin ? COS ? Сопоставление данных, полученных с помощью теоретических методов, с натурными данными показано на рисунке (1. Можно отметить, что при малом открытии затвора (S/D=0. При дальнейшем увеличении открытия затвора, наиболее удовлетворительные совпадения наблюдаются у кривых Кнаппа Ф. Гизеке Ю. Однако наиболее близкое совпадение дает теоретическая кривая Гизеке Ю. Непосредственное применение уравнений (1. Более удобным является графическое представление. На рисунке (1. Du/D. Более точное значение коэффициента расхода определяется экспериментальным путем [, , , 3 и др.