Математическая модель гидравлического режима реки с каскадом гидроузлов

• Автор: Бурланков, Николай Дмитриевич
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 221 с. : ил

Содержание

Условные обозначения, принятые в работе

Введение

1. История и состояние вопроса

1.1. Гидравлика, гидротехника и моделирование с древности до наших дней

1.2. Современные подходы

2. Гидродинамическое описание речного потока

2.1. Распределение скоростей в призматическом русле.

2.2. Обратная задача гидродинамики потока.

2.3. Гилрогеометрнческие параметры

2.4. Динамика речного потока .

3. Методика создания компьютерной гидравлической модели реки
3.1. Исходные данные
3.2. Аппроксимация поля скоростей потока
3.3. Методика расчета зон затопления
3.4. Представление результатов моделирования .
4. Эксперименты по проверке теории
4.1. Сравнение с расчетами по формуле Шсзи
4.2. План зоны затопления в половодье.
4.3. Экспедиция на р. Кержснсц
5. Гидравлическая модель участка р. Волга
5.1. Комплекс обеспечивающих программ.
5.2. Программа построения поперечных профилей речной долины . .
5.3. Программа расчета гидрогеометрических параметров.
54. Программа расчета зон затопления.
5.5. Исследования на модели р.Ван и.
6. Применение модели для малых рек
6.1. Расчет уровениного режима реки при разработке руслового карьера водохранилища на р. Узола.
6.2. Расчет зон затопления при прохождении катастрофического половодья и прорыве каскада гидроузлов Фи.жпповскио в г.Саров
6.3. Расчет яон затопления нижней части г. Арзамаса половодьем
р. Шамкн с прорывом каскада плотин.
7. Проблемы и перспективы моделирования
7.1. Проблемы коэффициента вязкости
7.2. Влияние поперечной составляющей.
7.3. Необходимые дальнейшие работы.
Общие выводы
Список литературы


В частности, он (с удивлением) показал, что тело, равномерно движущееся 6 идемльноИ жидкости, не испытывает сопротивления (парадокс Дяламбера). Важным его нововведением является применение комплексных переменных для описания двумерных задач гидродинамики. Итоги XVIII века. В XVIII век«? Даяамбера. Это привело к определенному скептицизму, высказанному в г. Совместные усилия великих геометров, видимо, исчерпали вес ресурсы, которыми располагает анализ для определения движения жидкостей. К несчастью, по самой лриоде вопроса зги расчеты настолько сложны, что их можно рассматривать как сами по себе драгоценные математические истины, но не как символы, которыми можно наглядно описать действительное и физическое движение жидкостей*. Работы по водоснабжению, использованию водной энергии, а также строительство каналов и гидротехнических сооружений требовали все более точных расчетов течения воды в трубопроводах, открытых руслах и других устройствах. Но теоретическая гидродинамика не давала ответа на возникающие вопросы, так как не объясняя* основного явления, характеризующего все практические системы, - гидравлического сопротивления. Поэтому значительное место занимало экспериментальное исследование гидравлических сопротивлений для различных систем. К -м годах! XVIII века относятся (неопубликованные тогда) исследования о течении в каналах А. Шези (СЬёху А. Он, исходя из квадратичной зависимости сопротивления от скорости, нашел, что средние скорости в русле пропорциональны квадратному корню из произведения уклона на гидравлический радиус. Тогда же в -х годах вышли курсы гидравлики Ш. Боссю и Н. Дюбуа, положившие начало всей учебной литературе по гидравлике. Гидравлика н XIX веке. XIX век это век бурного развития техники. Несмотря на не мснес бурное развитие в этом веке и математики и физики, в области гидродинамики наука не могла угнаться за потребностями техники. Поэтому главным методом гидродинамики в XIX веке стал экспериментальный подход. При этом приложение общих теорем механики к расчету течения воды проводилось для осрсднсиных по ширине потока величин скоростей. Теория вязкой жидкости. Первый шаг в создании гидродинамики вязкой жидкости был сделан Навье в 2*2 г. М ему аре о законах движения жидкости”. В качестве основной гипотезы он, следуя Ньютону, положил дополнительную силу трения в жидкости пропорциональной нормальной к скорости составляющей производной скорости. Глава 1. Л, Л, . Г+”-&+^W + ’'^)_'(^ + a? Аналогичных уравнения для проекций на оси у и г. При выводе уравнений Навье исходил ни молекулярных Представлении. Вывод втих же уравнении в континуальном подходе 6т привлечения гипотез о взаимодействии молекул дал в году Сен-Венаи (Barre <1е Saint Venant, - ). Наконец в г. Дж. Г. Стокс (Stokes G. G., - ) независимо вывел уравнения для сжимаемой жидкости (содержащие дна коэффициента вязкости), из которых следовали уравнения Навье для несжимаемой жидкости С одним коэффициентом вязкости. С тех пор уравнения Haai»e - С/гокса считаются наиболее общими уравнениями, описывающими движение вязкой жидкости. Течение воды в трубах. В XIX веке было получено только несколько точных решений уравнении Навье - Стокса для несжимаемой жидкости. Аналитическое решение для ламинарного течения в круглой трубе в году нашел Стокс. Позже была построена серия решений для других поперечных сечений (эллиптических, треугольных - СМ. Ж.Л. Пуаоейль в - 1 I гг. В этих экспериментах он замерил величину вязкости и ее зависимость от температуры. Зависимость расхода в его экспериментах от перепада давлений (Ар), диаметра (D) и длины трубки (L), пропорциональная ApDA/L с великолепной точностью подтверждала вычисления Стокса. Однако, еще в начале XIX века было обнаружено, что характер течения жидкости в трубах существенно различен при больших и малых скоростях. В г. Г.Гаген (Hagcn Ci. Систематические исследования этого явления были выполнены лишь в конце века Рейнольдсом (Reynolds О. Он разработан теорию подобия течения воды в трубах, введя безразмерным параметр pVL/r). Рейнольдсе. Динамика течения и реках.