Гидравлическое обоснование методов расчета водобойных колодцев с боковым отводом потока

• Автор: Бакштанин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

Оглавление
Введение

Перечень условных обозначений.

Глава 1. Анализ существующих конструкций энергогасящих устройств и условий их применения.

1.1. Конструкции гасителей энергии для средне и низконагюрных

водосбросных сооружений и эффективность их действий.

1.2 Существующие способы расчета гидравлического прыжка в

расширяющихся прямоугольных руслах.

1.3. Анализ зависимости для определения потерь энергии в

пространственном прыжке

1.4 Обзор теоретических и экспериментальных исследований работы

бокового водослива.
1.5. Выводы по Пой главе.
Глава 2. Теоретическое обоснование работы водобойного колодца с боковым отводом потока.
2.1 Конструкция водобойного колодца и принцип его работы.
2.2 Расчетная схема и вывод основных геометрических параметров потока Глава 3. Методика модельных гидравлических исследований. Особенности течения в нижнем бьефе в условиях пространственной задачи для водобойного колодца с боковым выпуском воды
3.1. Общие вопросы моделирования гидравлических явлений, имеющих место в нижнем бьефе. Вопросы подобия
3.2. Описание экспериментальной установки. Методика проведения модельных исследований и контрольноизмерительная аппаратура.
3.3. Оценка точности и ошибки измерений, осуществляющихся в процессе проведения исследований
3.3.1. Ошибка при измерении глубины потока в водобойном колодце
3.3.2. Точность определения местной скорости потока
3.3.3. Оценка точности измерения расходов по мерному водосливу.
3.3.4. Точность определения расхода по измерениям скорости.
3.3.5. Точность определения давления.
3.4. Планирование эксперимента.
3.5. Выводы по 3ей главе
Глава 4. Результаты исследования гидравлических условий работы водобойного колодца с боковым выпуском воды
4.1. Описание гидравлической картины работы водобойного колодца с прямоосным отводом потока
4.2. Описание гидравлических режимов в водобойном колодце с боковым выпуском потока.
4.3. Сопоставление геометрических параметров потока в водобойных колодцах
4.4. Исследование кинематической структуры потока выходящего из водобойного колодца с боковым выпуском воды.
4.5. Определение коэффициента расхода бокового водослива.
4.6. Распределение удельного расхода по длине гребня бокового водослива
4.5. Потери энергии в пространственном прыжке.
4.6. Гидродинамические нагрузки на элементы конструкции водобойного колодца с боковым выпуском воды.
4.7. Выводы по 4ой главе.
Глава 5. Рекомендации по назначению оптимальных размеров элементов
водобойного колодца с боковым выпуском воды.
Заключение
Список литературы


Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы, насчитывающего наименование. Работа изложена на 4 страницах машинописного текста, иллюстрирована рисунками, содержит 3 таблицы. Рпр. ГЛАВА 1. Для проектирования водосбросных сооружений быстротоков, перепадов, малопролетных сооружений открытого типа, трубчатых сооружений большое значение имеет изучение вопросов движения водных потоков в их нижних бьефах. Наблюдаемые здесь сложные гидравлические явления не могут не оказывать существенного влияния на выбор типов и размеров строящихся гидротехнических сооружений. Согласно М. М. Гришину , чтобы уменьшить разрушительную силу потока, необходимо погасить в пределах водобоя . Для интенсификации процессов гашения энергии, улучшения гидравлических условий в нижнем бьефе, уменьшения местных размывов, преобразования донного режима на водобое в поверхностный на рисберме, предотвращения или уменьшения сбойности потока на водобое устанавливаются специальные гасители энергии , водобойные стенки или пороги отдельные выступы в виде пирсов или шашек разрезные или зубчатые пороги растекатели струенаправляющие стенки. Конечным результатом перечисленных воздействий гасителей на поток является уменьшение сложности сооружения, улучшение гидравлических условий сброса потока в нижний бьеф и обеспечение надежной эксплуатации сооружений. Согласно А. Д. Саваренскому и Д. И. Кумину различают три типа воздействия гасителей энергии на поток реактивное, диссипационное, распределительное. Гаситель энергии при натекании на него потока создает реакцию, направленную против течения. Величина этой реакции складывается с гидростатическим давлением нижнего бьефа, и затопление прыжка наступает при глубинах нижнего бьефа меньших, чем это требуется из известных уравнений сопряженных глубин гидравлического прыжка на гладком дне. В этом состоит реактивный эффект гасителя, который позволяет получить затопленный прыжок при более высоком размещении водобоя ,,, . За счет реактивного действия гасителей происходит уменьшение второй сопряженной глубины и длины прыжка, которая является определяющим фактором при назначении длины водобоя. Рис. Рис. Конструктивные мероприятия по борьбе со сбойностыо в нижнем бьефе сетевых водопропускных сооружений. Под диссипационным воздействием гасителей подразумевается влияние, которое они оказывают на интенсификацию процесса рассеивания диссипацию энергии. Установка гасителей ведет к образованию в потоке дополнительных вальцевых областей и зон раздела с большими градиентами скоростей 9, , , . Это обусловливает повышение турбулентного перемешивания жидкости и увеличение пульсационных напряжений вязкости между трущимися слоями, что в результате ведет к более интенсивному рассеиванию избыточной кинетической энергии. Происходит распад крупномасштабных вихрей и более интенсивное затухание турбулентности. Это позволяет уменьшить длину послепрыжкового участка крепления и величину местного размыва. Наиболее эффективным диссипационное воздействие будут оказывать шашечные гасители, зубчатые и прорезные пороги, которые дополнительно расщепляют поток на большое количество струй и этим увеличивают площадь поверхностей раздела , . Следует отметить, что диссипационное и реактивное воздействие в некоторых случаях связаны друг с другом. При маневрировании затворами на водопропускных и регулирующих сооружениях особую важность приобретает распределительное воздействие гасителей. Оно заключается в том, что гаситель, отклоняя набегающую на него транзитную струю к свободной поверхности, переводит поток с донного в поверхностный режим течения с резким уменьшением придонной скорости, происходит также изменение направления движения потока в плане. Вследствие этого заметно уменьшается размывающее воздействие потока на дно за гасителями. Осуществляя маневрирование за затворами, в нижнем бьефе возникают сбойные течения, характеризующиеся большой неравномерностью распределения скоростей в плане 5, , , , , .