Издаётся с сентября 1923 года
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • ВОДОСНАБЖЕНИЕ, КАНАЛИЗАЦИЯ, СТРОИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ
  • Расчетное обоснование гасителей энергии высоконапорных водосбросов гидротехнических сооружений
  • УДК 532.517.2 DOI: 10.33622/0869-7019.2020.09.65-72
    Генрих Васильевич ОРЕХОВ, доктор технических наук, профессор, e-mail: orehov_genrih@mail.ru
    ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), 129337 Москва, Ярославское ш., 26
    Аннотация. Проанализированы способы гашения кинетической энергии сбросных потоков и их влияние на конструкцию водосбросных систем гидротехнических сооружений. Отмечено, что существуют различные виды таких систем, конструкция которых зависит от типа гидроузла, топографических и геологических характеристик, а также от компоновки и состава сооружений. Цель исследования связана с формулировкой подхода к определению основных гидравлических параметров и назначению геометрических характеристик гидротехнических водосбросных систем, работа которых основана на использовании взаимодействующих противоположно закрученных (контрвихревых) течений. Гидравлические параметры находили с помощью моделирования течения. Представлена схема модельной установки и приведены ее основные геометрические и гидравлические характеристики: расход и действующий напор. Показана схема конструкции цилиндрического локального завихрителя для формирования исходных закручивающих потоков. Проанализированы результаты модельных исследований: пропускная способность в зависимости от напора и числа Рейнольдса, коэффициенты гашения энергии и гидравлического сопротивления - от значения вакуума в осевой области течения. Предложен упрощенный алгоритм гидравлического расчета контрвихревого гасителя кинетической энергии потока. Установлено, что взаимодействующие потоки практически полностью гасят закрутку друг друга. Этот процесс весьма интенсивен, поскольку камера смешения длиной шесть ее диаметров вполне достаточна для его завершения. Подчеркивается, что интенсивность гашения энергии связана с величиной вакуума в осевой зоне потока и интенсивностью подвода воздуха в зону взаимодействия закрученных слоев.
    Ключевые слова: гидротехническое строительство, водосбросные системы, способы гашения кинетической энергии потока, закрученные потоки, гидравлические характеристики, моделирование гидравлических явлений, расход жидкости, напор.
  • ЛИТЕРАТУРА
    1. Huang G.-B., Hu H., Du L. Shock waves and water wing in slit-type energy dissipaters [Ударные волны в рассекателях энергии в форме крыла]. J. of Hydrodynamics, 2017, vol. 29(3), pp. 504-509.
    2. Chen H.-y., Xu W.-l, Deng J. et al. Theoretical and experimental studies of hydraulic characteristics of discharge tunnel with vortex drop [Теоретические и экспериментальные исследования гидравлических характеристик переходного канала с вихревой структурой течения]. J. of Hydrodynamics, 2010, vol. 22(4), pp. 582-589.
    3. Гурьев А. П., Ханов Н. В., Волгин Н. А. Влияние конструктивных параметров водобойного колодца на гашение энергии потока // Природообустройство. 2015. № 4. C. 48-51.
    4. Судольский Г. А. Гидравлические исследования для обоснования конструкции ступенчатого водосброса Богучанской ГЭС // Гидротехническое строительство. 2016. № 8. C. 32-40.
    5. Wu J.-h., Yao L., Ma F., Wu W.-w. Hydraulics of a multiple slit-type energy dissipater [Гидравлика многощелевого рассеивателя энергии]. J. of Hydrodynamics, 2014, vol. 26(1), pp. 86-93.
    6. Ma F., Xu Z., Wu J.-h. Flow choking over weir flow slit-type flip buckets [Ограничение потока через водосливные перекидные ковши щелевого типа]. J. of Hydrodynamics, 2015, vol. 27(6), pp. 907-912.
    7. Фэн Хань, Козлов Д. В., Румянцев И. С. Гидравлические исследования ступенчатых водосбросов различных конструкций // Гидротехническое строительство. 2015. № 8. C. 29-36.
    8. Bayon A., Toro J. P., Bombardelli F. A. et al. Influence of VOF technique, turbulence model and discretization scheme on the numerical simulation of the non-aerated, skimming flow in stepped spillways [Модели турбулентности с использованием VOF и схемы дискретизации на численное моделирование неаэрируемого потока в ступенчатых водосбросах]. J. of Hydroenvironment Research, 2017, vol. 19, pp. 137-149. DOI: 10.1016/j.jher.2017.10.002.
    9. Messa G. V., Blanco R., Malavasi S. Preliminary development of a method for impact erosion prediction in pumps running as turbines [Предварительная разработка метода прогноза ударной эрозии насосов, работающих как турбины]. J. of Hydrology and Hydromehanics, 2018, vol. 66, pp. 121-128.
    10. Zamankhan P. Simulation of cavitation water flows [Моделирование кавитационных течений воды]. Matematical Problems in Engineering, 2015, vol. 2015, p. 872573.
    11. Слива И. В., Лапин Г. Г. Авария на водосбросных сооружениях гидроузла Оровилл // Гидротехническое строительство. 2017. № 11. C. 44-51.
    12. Lemperiere F. Dams and floods [Плотины и наводнения]. Engineering, 2017, vol. 3, pp. 144-149.
    13. Dehdar-Behbahani S., Parsaie A. Numerical modeling of flow pattern in dam spillway's guide wall. Case study: Balaroud dam, Iran [Численное моделирование режима течения в направляющей стенке водосброса плотины. Пример: плотина Баларуд, Иран]. Alexandria Engineer. J., 2016, vol. 55, pp. 467-473.
    14. Зуйков А. Л. Гидродинамика циркуляционных течений. М. : АСВ, 2010. 216 с.
    15. Зуйков А. Л., Орехов Г. В., Чурин П. С. Пропуск холостых расходов через турбинный блок средне- или высоконапорной ГЭС // Гидротехническое строительство. 2013. № 4. С. 51-56; № 5. С. 32-40.
    16. Волшаник В. В., Зуйков А. Л., Мордасов А. П. Закрученные потоки в гидротехнике. М. : Энергоатомиздат, 1990. 280 с.
    17. Щукин В. К., Халатов А. А. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах. М. : Машиностроение, 1982. 200 с.
    18. Орехов Г. В. Водные объекты на урбанизированных территориях и инженерные системы аэрации и замкнутого водооборота // Экология урбанизированных территорий. 2008. № 2. С. 88-93.
    19. Зуйков А. Л., Орехов Г. В., Волшаник В. В. Распределение азимутальных скоростей в ламинарном контрвихревом течении // Вестник МГСУ. 2013. № 5. С. 150-161.
    20. Karelin V. J., Mordasov A. M., Zuikov A. L., Volshanik V. V. Numerical methods of studying experimental characteristics of fluid swirling flow structure [Численные методы экспериментального исследования характеристик закрученного потока]. Proceedings of the Symposium MIGA, Belgrade, Yugoslavia, 1990, pp. 11-14.
  • Для цитирования: Орехов Г. В. Расчетное обоснование гасителей энергии высоконапорных водосбросов гидротехнических сооружений // Промышленное и гражданское строительство. 2020. № 9. С. 65-72. DOI: 10.33622/0869-7019.2020.09.65-72.

НАЗАД