Гидравлическое обоснование параметров проточных частей стабилизаторов расхода трубчатых водопропускных сооружений

Бенин, Дмитрий Михайлович

Гидравлика и инженерная гидрология

автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Гидравлическое обоснование параметров проточных частей стабилизаторов расхода трубчатых водопропускных сооружений

кандидата технических наук: Бенин, Дмитрий Михайлович
город: Москва
год: 2011
специальность ВАК РФ: 05.23.16

Диссертация по строительству на тему «Гидравлическое обоснование параметров проточных частей стабилизаторов расхода трубчатых водопропускных сооружений»

Автореферат диссертации по теме "Гидравлическое обоснование параметров проточных частей стабилизаторов расхода трубчатых водопропускных сооружений"

На правах рукопис\

БЕНИН ДМИТРИЙ МИХАЙЛОВИЧ

ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРОТОЧНЫХ ЧАСТЕЙ СТАБИЛИЗАТОРОВ РАСХОДА ТРУБЧАТЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность 05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

4048082

2 К ЮН 2011

Москва 2011

4848082

Работа выполнена в Московском государственном университете природообустройства на кафедре «Гидравлика»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Снежко Вера Леонидовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки и техники РФ Косиченко Юрий Михайлович

кандидат технических наук, доцент Бакштанин Александр Михайлович

Ведущая организация: Закрытое акционерное общество производственное объединение «Совинтервод»

Защита состоится 20 июня 2011 г. в 15-00 на заседании диссертационного совета Д 220.045.02 в Московском государственном университете природообустройства по адресу: 127550, Москва, ул. Прянишникова, д. 19, эл. адрес: mailbox@msuee.ru. аудитория

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Московского государственного университета природообустройства.

4ML-

Автореферат разослан «20»......мая..........2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доцент,

кандидат технических наук

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Потребность агропромышленного комплекса в водных ресурсах к 2020 г. по прогнозам составит 40 км3 воды в год, из них 73% планируется использовать для орошения. Износ мелиоративных гидротехнических сооружений в Ставропольском крае составляет 50-100%, Краснодарском - 50-70%, в республиках Дагестан и Северная Осетия-Алания - около 60%, Республике Адыгея - 76-100%. Водная стратегия развития АПК России до 2020 года предусматривает модернизацию сооружений, внедрение водосберегающих экологически безопасных конструкций, проведение фундаментальных и прикладных научных исследований в области водохозяйственного комплекса. Автоматизация водопропускных сооружений на каналах оросительной сети, использующая гидравлические свойства течения, снижает эксплуатационные расходы и непроизводительные сбросы воды при колебаниях водопотребления. Применение сложной автоматики водораспределения на мелиоративных объектах IV класса нецелесообразно, поэтому актуальной задачей является разработка и совершенствование автоматических водопропускных сооружений, не требующих постоянного присутствия эксплуатационного персонала и не подверженных сбоям из-за механических повреждений датчиков уровня и передаточных устройств. Именно эти исследования проведены в данной диссертационной работе.

Объектом исследований стали гидродинамические стабилизаторы расхода напорных водопропускных сооружений, впервые предложенные во ВНИИ гидротехники и мелиорации им. А.Н.Костякова и Московском университете природообустройства (рис.1). Эти стабилизаторы сочленяются с трубчатыми регуляторами затворного типа, дюкерами или трубчатыми переездам на каналах. Постоянство подаваемого расхода обеспечивается возникновением дополнительных гидравлических потерь при слиянии напорного транзитного потока и управляющего потока, поступающего в

сечение перед диффузором при росте отметок уровня верхнего бьефа выше расчетного.

Целью исследований является

гидравлическое обоснование

параметров проточных частей

трубчатых водопропускных

сооружений с гидродинамической

стабилизацией расхода, использующих

в качестве сигнала управления уровень

воды в верхнем бьефе, для создания

простых в технологическом исполнении

сооружений, имеющих увеличенный

_ , т. диапазон стабилизации по напорам при

Рис.1. Конструктивная схема г

стабилизатора расхода по верхнему точности стабилизации, не

бьефу: 1 - входной оголовок; 2 -

транзитный водовод; 3 - управляющий превышающей 5% от заданного водовод, расположенный под углом 135° к транзитному; 4 - водосливная кромка; 5 расхода. - диффузор, расширяющийся в трех плоскостях.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- теоретически определить коэффициент расхода и диапазон стабилизации для различных вариантов исполнения проточной части, выяснить влияние факторов, сдерживающих рост стабилизации по напору;

- экспериментально исследовать гидравлическое трение в проточных частях стабилизатора, выполненных в виде круглых труб из непластифицированного полившшлхлорида, для возможности моделирования различия в материалах (сталь и бетон) круглой транзитной и прямоугольной выходной частей стабилизатора;

- экспериментально изучить единичные местные сопротивления - нишу круглого сечения и плоский прямоугольный диффузор с углом расширения 30° при наличии разделительных стенок;

- экспериментально исследовать работу стабилизаторов с прямым углом подвода потока управления и плоскими диффузорами с углами расширения 8° и 30° при одинаковой степени расширения;

- оценить влияние симметрии подачи потока управления (по всему периметру камеры, по части периметра) на динамику коэффициента расхода стабилизатора;

- выяснить диапазоны стабилизации по напору и точность стабилизации при различных комбинациях форм проточной части;

- усовершенствовать методику подбора геометрических размеров управляющей камеры.

Достоверность полученных результатов. Использованные в работе методы проведения и оценки точности гидравлического эксперимента производились согласно ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Результаты теоретических расчетов не противоречат основам гидродинамической стабилизации, изложенным в работах других авторов. Гидравлические расчёты строго и последовательно проведены по формулам, используемым при расчетном обосновании напорных водоводов. Качество экспериментально полученных зависимостей проверено в достаточном объёме с учётом современных методов математической статистики.

Научная новизна работы заключается в:

- теоретической оценке влияния различных форм конструктивного исполнения проточной части на динамику коэффициента расхода стабилизатора и диапазон стабилизации по напору при подаче управляющего потока со стороны верхнего бьефа;

- экспериментальном определении значения коэффициента местного сопротивления камеры слияния при отсутствии расхода управления;

- изучении пропускной способности и диапазонов стабилизации по напору для новых форм конструктивного исполнения транзитного и низового участка сооружений;

- оценке влияния симметрии подачи управляющего потока на процесс стабилизации;

- экспериментальном определении значения коэффициента местного гидравлического сопротивления диффузора с разделительными стенками и коэффициента Кориолиса в выходном сечении диффузора при выходе потока в нижний бьеф;

- разработке рекомендаций по назначению параметров проточных частей стабилизаторов, наиболее простых в технологическом исполнении и имеющих более высокие диапазоны регулирования по напору.

Практическая значимость работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований позволяют выбрать вариант проточной части стабилизатора расхода, наиболее полно удовлетворяющий конкретным условиям применения, выполнить высотную привязку сооружения к бьефам и выполнить гидравлический расчет с оценкой точности стабилизации.

Апробация работы. Результаты научных исследований и основные положения диссертации докладывались- на международной научно-технической конференции «Строительная наука 2010» Владимирского государственного университета в 2010 году, Московского государственного университета природообустройства в 2008, 2009, 2010 годах, международной научно-практической конференции «Строительство-2011» Ростовского государственного строительного университета (г.Ростов-на-Дону) в 2011 году, 68-й Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» Самарского государственного архитектурно-строительного университета в 2011 году. Результаты исследований использованы в дипломном проектировании студентов Московского государственного университета природообустройства.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ (в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемой литературы. Работа

изложена на 175 страницах машинописного текста, иллюстрированного 61 рисунком, и содержит 17 таблиц. Список используемой литературы включает 131 наименование.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, методы исследований, научная новизна, практическая ценность, достоверность полученных результатов и структура работы.

В первой главе рассмотрены существующие в настоящее время способы и технические средства стабилизации расхода и приводится их классификация (рис.2).

Рис.2. Предлагаемая классификация стабилизаторов расхода

Гидроавтоматам затворного типа для мелиоративных систем и каналов посвящены исследования Э.Э.Маковского (стабилизатор расхода для каналов-быстротоков), Я.В. Бочкарева (цилиндрические коробчатые щиты), О.П.Гаврилиной (коробчатые моноблочные стабилизаторы с подвижным дисковым клапаном), Г.А. Батина (затвор-автомат створчатого типа для

напорных трубопроводов), А.С.Лугового (сочетание полигонального водослива и щита), Р.С. Бекбоевой (стабилизаторы расхода с донным гидроприводом управления), М.К. Жусупова (водовыпуск-стабилизатор расхода типа ВСРБК-1 с делением потока). Теоретическое изучение стабилизации расхода воды выполняла в своих работах О.В.Атаманова. Среди зарубежных достижений в области гидроавтоматики известны конструкции стабилизаторов Пенджабского института (Индия), работы В. Андерсена, Г1. Бернарда, В. Брандта, П. Данела, П. Жироде, М.О'Керола, Э. Робинсона, С. Сишедри и др.

Способ гидродинамического регулирования расхода закрытых водопропускных сооружений пропорционально функции 4н предложен П.Е.Лысенко. Разработкой первых технических средств, его реализующих, занимались В.JI.Москалева (гидродинамические стабилизаторы по верхнему бьефу), Э.С.Беглярова и Хусни Сана Ибрагим (гидродинамические регуляторы по нижнему бьефу для каналов оросительной сети). Относительный коэффициент расхода водовыпусков-стабилизаторов приведен на рис.3.

Устройство диффузорного выходного участка снижает пьезометрическую линию и обеспечивает возможность подачи управляющего потока в сечение, расположенное перед

диффузором, самотеком из

а/ иг аз a* as ш •■

бьефа, рост которого является

Рис.3. Относительный коэффициент расхода при

регулировании по бьефам (пунктирная линия - сигналом для начала регулирование по верхнему бьефу, сплошная линия - регулирование по нижнему бьефу) стабилизации.

Плоские диффузоры просты в исполнении и не требуют заглубления подземной части сооружения для обеспечения устойчивого напорного режима. В исследованных конструкциях они не давали эффекта из-за

viSS,

S 90°-

•—• a = 1 = 120°

-a- 12C ГЧ?®£Г = 90"

незначительного диапазона стабилизации и применялись только с углом подвода потока управления 135° и равным отношением площадей транзитного и управляющего водоводов, что приводило к значительному ослаблению верхней стенки транзитного водовода и технологическим сложностям устройства камеры управления. Простые в конструктивном исполнении прямые углы подвода управляющего потока рекомендовались только в сочетании с несимметрично расширяющимися в трех плоскостях диффузорами, что увеличивало значения гидравлических сопротивлений выходных участков и снижало диапазон стабилизации по напору. В теоретических и экспериментальных исследованиях при привязке сооружений к бьефам не учитывался коэффициент сопротивления камер слияния при работе в режиме водовыпуска, что завышало пропускную способность сооружений.

Существующие конструкции гидродинамических стабилизаторов расхода имели квадратное сечение транзитного водовода и диффузора, рекомендованные для исполнения в бетоне. Необходима разработка вариантов форм проточной части стабилизаторов, сочетающих транзитный водовод круглого сечения (стальные трубы промышленного производства) и выходной диффузор прямоугольного сечения, выполненный из бетона, что наиболее просто технологически при реконструкции напорных водопропускных сооружений. Совершенствование проточной части стабилизаторов может не только сделать их конструктивно более простыми, но и увеличить диапазон стабилизации по напорам при сохранении требуемой точности стабилизации.

С этой целью во второй главе диссертации выполнены теоретические исследования факторов, влияющих на диапазон гидродинамической стабилизации. Как известно, пропускная способность стабилизаторов определяется по формуле:

Q^na^H, (1)

где ц - коэффициент расхода водовода, отнесенный к площади поперечного сечения со; Н - действующий напор, то есть разница между полной удельной энергией в верхнем бьефе и потенциальной в выходном сечении.

При работе в режиме водовыпуска коэффициент расхода постоянен

ц = const, в процессе стабилизации он является убывающей функцией

транзитного Q и управляющего q расходов ц = /{J/qJ> в которую входит ряд

гидравлических сопротивлений, отражающих форму исполнение проточной части сооружения. Относительный коэффициент расхода транзитного потока по сжатому сечению в процессе стабилизации определяется по известной зависимости:

..'-_£-»£-= 1 п)

МтхЛ k | с™ • С1+тУ + wK2 + +0+т)•д»]'

£т.с + С»

где fim cJJ - коэффициент расхода, вычисленный по сжатому сечению, без подачи расхода управления цтс{г * = , здесь Свх - коэффициент сопротивления на вход в

транзитный водовод, CjU - коэффициент сопротивления ниши камеры управления, коэффициент сопротивления диффузора при работе в бьеф; fim с - коэффициент расхода транзитного потока при стабилизации. С,гс - коэффициент сопротивления транзитного потока на проход в камере слияния, принимается по зависимостям для вытяжных

тройников; т - относительный регулирующий расход, Да = аст - асу - разница

между коэффициентами Кориолиса транзитного ас т и управляющего потока асу в сжатом сечении; £яе - коэффициент сопротивления транзитного водовода до камеры слияния, как правило Qm c = •

Гидравлические сопротивления, формирующие динамику коэффициента расхода стабилизаторов, рассматривались нами для двух случаев работы сооружения - работе в режиме водовыпуска и в процессе стабилизации.

Стабилизаторы существующих конструкций имели входной участок в транзитном водоводе, выполненный в виде пирамидально сходящихся стенок с коэффициентом сопротивления =0.11. Было предложено изменить входной участок, применив конструкцию с плавным переходом от

пирамидального входа к круглой напорной трубе (рис.4). Коэффициенты сопротивления указанных оголовков даны в гидравлических справочниках.

При отсутствии потока управления величина местного гидравлического сопротивления камеры слияния обусловлена образованием вихревой зоны в месте соединения бокового подвода и транзитного водовода. Для неравнопроходного тройника это значение предполагалось получить экспериментально (см. главу 4). Коэффициент сопротивления ниши равнопроходного тройника определится по универсальной формуле:

где А = sin а + cos а, а - угол бокового ответвления.

В пирамидальных диффузорах, установленных на выходе в нижний бьеф, увеличение угла расширения у увеличивает гидравлическое сопротивление Сд, увеличение степени расширения ni - снижает гидравлическое сопротивление. В плоских диффузорах больший угол у имеет меньшее сопротивление. Анализ пропускной способности стабилизаторов при отсутствии расхода управления (рис.6) показал, что при плоских и пирамидальных диффузорах коэффициент расхода отличается незначительно. Предлагаемое изменение проточных частей позволило повысить пропускную способность трубчатых водопропускных сооружений до 1,33 раз при пирамидальных и до 1,54 раз при плоских диффузорах.

Рис.4. К _ . транзитного водовода

Рис.5. Диффузор с разделительными стенками

=-0.0282-Л2 -0.0265-Л+ 0.154

(3)

При увеличении степени расширения площади диффузора на выходе п, для сокращения длины последнего возможно возникновение отрывного течения в его пределах. Уменьшить сопротивление и

" nl "

предотвратить вихреобразование было

—*— пирамидальный диффузор

—■— плоский диффузор предложено устройством разделительных

Рис.6. Влияние конструкции диффузора стенок <РИС-5)- ПРИ У™е расширения 30°

на коэффициент расхода водовыпуска должно быть 2 стенки, а при 45°...60°-4. без стабилизации

Эффективность разделительных стенок тем значительнее, чем больше общий угол расширения диффузора. В справочной литературе приведены данные только по работе диффузоров с разделительными стенками в сети. Необходимо экспериментально определение распределения скоростей в выходном сечении для получения коэффициента сопротивления диффузора при выходе потока в нижний бьеф.

Выбор оптимальной формы проточной части рассматриваемого нами стабилизатора осуществлялся расчетным путем в результате сравнения 240 вариантов из условий максимума диапазона стабилизации по напорам и технологичности исполнения. Полученный нами комбинационный квадрат результатов теоретических исследований приведен в Таблице 1.

Таблица 1. Комбинационный квадрат теоретических исследований

®5/ /Ч 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

р, nl плоский и пирамидальный диффузо рыу=8°

90" 2 + + + + + + + + + +

110" + + + + + + + + +

120" + + + + + + + + + +

135" + + + + + + + + +

90" 4 + + + + + + + + + +

110" + + + + + + + + + +

120° + + + + + + + + + +

135" + + + + + + + + + +

90" 6 + + + + + + + + + +

110" + + + + + + + + + +

120" + + + + + + + + + +

135" + + + + + + + + + +

Анализ влияния углов подвода управляющего потока, площади бокового подвода и конструкции низового участка на снижение коэффициента расхода транзитного потока можно представить на примере угла подвода 135° для пирамидального диффузора квадратного сечения без проставки ni=6, так как тенденции для всех остальных случаев сохраняются (рис.7). Влияние площади бокового подвода на снижение коэффициента расхода транзитного потока незначительно при любых рассмотренных конструкциях стабилизаторов. При одних и тех же площадях бокового подвода увеличение степени расширения диффузора П] вызывает снижение относительного коэффициента расхода транзитного потока ц' в среднем на 8% при малых управляющих расходах (ш=0.2) и на 10% при больших. Это утверждение справедливо для всех углов подвода потока управления.

ц' U 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4

0,2

0,4

0,6

0,8

-0,2 -0,3 •0,4 - 0,5 -0,6 -0,7 -0,8 -0,9 -1

fa>.

ag- площадь бокового подвода; ас- площадь транзитного водовода Рис.7. Относительный коэффициент расхода транзитного потока при стабилизации

Уровень воды в управляющей камере определяет предельные соотношения управляющего и транзитного расходов, при котором стабилизация прекращается, рассчитывается по известной формуле:

(4)

где ЛНЫ - разность между горизонтом воды в камере и УНБ; £б с - коэффициент местного сопротивления потока управления, приведенный к сечению перед диффузором, принимается по зависимостям для вытяжных тройников; - коэффициент местного сопротивления камеры, приведенный к сечению перед диффузором.

Для указанных в Таблице 1 вариантов проточных частей была определена динамика уровня воды в управляющей камере. На рисунке 8 приведены зависимости для угла подвода управляющего потока равного 120°. Оптимальным будет вариант проточной части с максимальным пределом

д тт /

при котором камера будет уже полностью затоплена, и стабилизация прекратится. Для угла 90° это относительная управляющая площадь 03уп = 0.6.

/ с

Расход q возникает при приращении напора на величину АН и уровень верхнего бьефа при стабилизации однозначно связан с уровнем в управляющей камере полученной зависимостью:

АН _ ^ •(!+mf 1+?и)-Да]

(5)

Это основное уравнение, на основании которого выполнялся анализ факторов, влияющих на рост диапазона стабилизации по напорам. Графики строятся в осях и у^ , так как Я0 и Q0 - постоянные для конкретных

каналов напор и расход при минимальном перепаде уровней воды. 1,5-1

Д RJH

' N

1' 0, 1 Ci 6 0

'х

—♦—0,2 -нн-0,3 0,4

•—ЦБ - /да, —•— 0,7 —>— 0,8 ,-0,9

ар площадь бокового подвода; ас- площадь транзитного водовода Рис.8. Динамика уровня воды в управляющей башне: диффузор пирамидальный ni=4

Для угла сопряжения управляющей камеры с транзитным водоводом

Р=90° и пирамидального диффузора квадратного сечения с углом расширения

боковых стенок у=8° теоретические значения диапазона стабилизации приведены на рис.9. При одинаковой площади подвода потока управления различия между диффузорами со степенью расширения ni=4 и щ-6, обеспечивающими наибольший диапазон, незначительны, поэтому предпочтительны более короткие диффузоры с П]=4. В существующих стабилизаторах диффузоры имели степень расширения 2,25 и менее, что резко ограничивало диапазоны их стабилизации по напору.

Третья глава диссертации содержит результаты планирования, методику проведения и статистическую обработку данных гидравлического эксперимента, проведенного автором в лаборатории кафедры гидравлики Московского государственного университета природообустройства. Значительный объем теоретических исследований позволил сократить вариантность моделей - конструкции с плоскими диффузорами со степенью расширения Пг=4 и углом подвода управляющего потока (3=90°, с относительной управляющей площадью 0.6 при двух вариантах угла расширения диффузора - 8° и 30° (укороченный диффузор с двумя разделительными стенками).

Модели размещались в зеркальном гидравлическом лотке шириной 600 мм и длиной 14915 мм (рис.10). Предварительно

определялась эквивалентная

шероховатость водовода круглого сечения и коэффициент

сопротивления прямого

Рис.9. Теоретические значения диапазона неравнопроходного тройника при стабилизации по напорам

отсутствии расхода ответвления.

Варианты моделей стабилизаторов приведены на рис.11, транзитный трубопровод имел нулевой уклон. Планирование эксперимента обеспечивало

q/Q0

О 0,2 0,4 0,6 0,8 —♦— nl=2, vv6/wc=0.6 -«— nl=6, w6/wc=0.6

одинаковые режимы течения для трубопроводов с местными сопротивлениями Re = 1.02-10' +1.84-10' и стабилизаторов Re = i.02-105-И.45-105, Re = t^/ здесь v-

скорость в транзитном трубопроводе, v - кинематическая вязкость воды (Таблица 2).

Рис. 10. Схема гидравлического лотка: 1 - напорный бак; 2 - мерное стекло со шпитценмасштабом; 3 - щит с пьезометрами; 4 - модель стабилизатора расхода; 5 - лоток; 6 - плоский затвор НБ; 7 - жалюзный затвор; 8 - успокоительные сетки; 9 - стакан со шпитценмасштабом для измерения отметки УНБ; 10 - успокоительный бак; 11 -нагнетательный трубопровод; 12 - задвижка; 13 - стальные опоры; 14 - отверстие в напорном баке, через которое вода заполняет ВБ.

Таблица 2.

Фрагмент комбинационного квадрата экспериментальных исследований

Re Эксперимент на длинном трубопроводе Эксперимент на моделях стабилизаторов, Р=90°, nl=4

Дэ Сн у=8°, кольцевой водослив у=8°, водослив с тонкой стенкой у=30°, водослив с тонкой стенкой

1 + +

68 + + +

итого 36 10 17 15 17

Гидравлическое подобие установившегося равномерного напорного

движения в трубопроводах водопропускных сооружений было обеспечено равенством коэффициентов Дарси натурного и модельного трубопроводов л„=Хм или ReH=ReM. Значения местных сопротивлений не зависели от вязкости (автомодельная область). Масштаб моделирования aL=l:10 распространялся на коэффициент эквивалентной шероховатости транзитного водовода, диффузорного участка и перепад горизонтов воды в верхнем и нижнем бьефе.

Масштаб скоростей av = , масштаб расходов а<1=а{г.

hzA

УВБмш I

0.54 2

22C

/ Л

щ-

.MJ&L.

IJJid

?«ш|

-3=

!7M

8=2

1lSd

~JM

-4

■P A

'Ш lejsd

!7,Ш

Ш..

-H

SEE

!7M

!7,35d

УВВ

JhM

jfOvruu

17.3d

"XE

Ez£

JИ

ГЖ-

-I

ЗВЙ

-H

Рис.11. Схемы исследованных моделей водовыпусков с плоским диффузором: а) у=8°, и, =4, р-=90°, вода поступает в камеру через кольцевой водослив; б) у=8°, щ=4, р=90°, вода поступает в камеру через водослив с тонкой стенкой; в) 7=30°, и,=4, Р=90°, вода поступает в камеру через водослив с тонкой стенкой.

Диапазон изменения расходов натурного стабилизатора будет равен 1..2,5 м3/с, скорости в выходном сечении 1.12,2 м/с, перепад уровня верхнего и нижнего бьефа изменяется в диапазоне 1..4 м.

Статистическая обработка результатов гидравлических экспериментов была выполнена согласно ГОСТ Р ИСО 5725 - 2002 и включала отсеивание выбросов по критерию Граббса, проверку соответствия полученных экспериментальных значений нормальному распределению по критерию Крамера-Мизеса-Смирнова и оценку точности результатов измерений. Для доверительной вероятности 95% предельные суммарные ошибки составили: расход - 1.8%, давление — 1%, скорость - 4.4%, гидравлическое трение - 1.7%, местные сопротивления - 3.3%, коэффициент расхода -1.1%.

В четвертой главе изложены основные результаты гидравлических исследований. Первая часть эксперимента была посвящена изучению гидравлических сопротивлений, соответствующих усовершенствованным формам проточной части стабилизаторов. Моделирование стальных труб транзитного водовода и бетонного выходного участка учитывалось различием гидравлически эквивалентной шероховатости материалов модели A* Для сварных стальных труб Д/=0.03..0.08 мм, для бетонных поверхностей, выполненных в стальной или деревянной опалубке с затиркой поверхности, Д, «0,3 мм. Транзитный водовод выполнялся в виде круглых труб из непластифицированного поливинилхлорида (НПВХ) для которых значение Аз определялось экспериментально, диффузор - из органического стекла с А/0.03 мм..

Трубы из полимерных материалов изготавливаются различными способами с использованием различного сырья, что отражается на гидравлической шероховатости стенок (эквивалентная шероховатость может увеличиваться с ростом диаметра). Для труб из полиэтилена и поливинилхлорида диаметром от 50 до 300 мм значения Аэ изменяются от 0.0015 до 0.0105 мм. В США для трубопроводов из ПВХ на клеевых

соединениях этот показатель равен 0.005 мм; в Швеции для полиэтиленовых труб со стыковой сваркой диаметром 1200 мм получены значения Дэ =0.05 мм.

Эквивалентная шероховатость труб из HITBX с внутренним диаметром 0,059 м была определена экспериментально согласно ГОСТ 8.563.1-97 по формуле Кольбрука-Уайта:

Д. .....Т/Т. 9.34

■ = 3.7М0

(6)

d ReVJ

Полученные значения эквивалентной шероховатости с вероятностью 95% находились в пределах 0.004-0.008 мм. На рис.12 представлены экспериментальные данные определения значений коэффициента Дарси и кривая, полученная расчетом по формуле Кольбрука-Уайта при величине Д,=0.006 мм, показавшая хорошее совпадение экспериментальных и расчетных значений.

<< 0,0190

I 0,0180

0,0160

•^oiQaboo •fkr Г>

Г?

100000

130000

200000

120000 140000 160000 Re

о экспериментальные значения

расчетная кривая, полученная поформуле Кольбрука-Уайта

Рис. ^.Экспериментальные значения коэффициента Дарси для А,=0,006 мм

Был определен экспериментально коэффициент сопротивления ниши (сочленение транзитного водовода с управляющей башней) прямого тройника

круглого поперечного сечения с соотношением площадей а>б/ =0.6 (рис.13).

Интервальная оценка значений коэффициента сопротивления для вероятности 95% равна 0.06 ± 0.003. В исследованиях других авторов для прямого равнопроходного тройника получены значения £"„=0.1, следовательно, уменьшение площади бокового подвода снижает местное сопротивление ниши.

Ян

0,08 0,06 0,04 0,02

♦

= const

Коэффициент сопротивления диффузора на выходе в бьеф складывается из сопротивления диффузора в сети и выхода части энергии в объем бьефа:

100000 120000 140000 160000

Рис.13. Коэффициент сопротивления ниши прямого тройника круглого

Г \г 03,

(7)

поперечного сечения

=0,6

Для диффузора с углом расширения f=30° и двумя разделительными стенками в справочной литературе приводятся только коэффициенты сопротивления при установке в сети, приближенно равные С„ » 0.654"> где £ -сопротивление такого же диффузора без разделительных стенок.

Для выяснения картины распределения скоростей в выходном сечении плоского прямоугольного диффузора с двумя разделительными стеками (у=30°, ni=4) при выходе потока в нижний бьеф были выполнены измерения скоростей по створам каждого из сечений (рис.14). В качестве расчетного значения Коэффициента Кориолиса а было принято среднее арифметическое по вычисленным для каждого отсека значениям равное а=1.18. Экспериментальное значение коэффициента сопротивления диффузора с вероятностью 95% составило Сд =0.35 + 0.02 .

При работе стабилизаторов в режиме водовыпуска были определены значения коэффициента расхода по сжатому сечению: для диффузора с углом расширения 4° |Хо= 1.07, для диффузора с углом расширения 30° Цо=0.83. Сопоставление экспериментальных и теоретических значений относительного коэффициента расхода транзитного потока // в процессе стабилизации для плоских диффузоров с П]=4 приведено на рис.15.

м/с

- центральный отсек ось

- центральный отсек 1/6 d от оси вправо

- центральный отсек 1/3 d от оси вправо

- боковой отсек ось

- боковой отсек 1/6 d от оси вправо

- боковой оттсек 1/3 d от оси вправо

Рис.14. Эпюра скоростей на выходе из диффузора с двумя разделительными стенками

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 q/Q

О подача q водосливом с тонкой стенкой Q подача q кольцевым водосливом -теоретические значения

о экспериментальные значения -Теоретические значения

Рис. 15. Относительный коэффициент расхода транзитного потока /л' при стабилизации: a) nl=4, у=8°; б) ni=4, у=30°, 2 разделительные стенки

Экспериментальные значения |а' до отношения сливающихся расходов 0,25 лежат незначительно ниже теоретических, это объясняется принятым в расчетах значением Ла=0. В экспериментах Хусни Санаа Ибрагим было доказано, что для транзитного потока а»1, для управляющего - а= 1.2... 1.3. Подстановка в теоретическое уравнение Да=0.2 практически полностью совместит экспериментальные и расчетные значения. Доказано, что симметрия

подачи расхода управления (через кольцевой водослив и водослив в стенке камеры с длиной водосливной поверхности ) не влияет на динамику ц'.

Управляющий поток при гидродинамической стабилизации эффективно сжимает транзитный поток и снижает его коэффициент расхода на 50% для укороченных диффузоров с разделительными стенками и на 60% для плоских диффузоров. В стабилизаторах по верхнему бьефу существующих конструкций для углов подвода потока управления 90° и несимметричных диффузоров с расширением в трех плоскостях максимальное снижение // составляло 40%. Стабилизаторы с улучшенной проточной частью имеют более эффективное снижение пропускной способности.

1,4 1,2 1,0

ДЯ/Я08

0,6 0,4 0,2

У О J^x"""**"*

О /

0,2

0,4

0,6

0,! m=q/Q

—•—теория диффузор с разделительными стенками -А-теория плоский диффузор о эксперимент плоский диффузор х эксперимент диффузор с разделительными стенками

Рис.16. Диапазон стабилизации по напору для различных форм исполнения низового участка

Из условия равенства расхода, подаваемого стабилизатором, первоначальному расходу водовыпуска без стабилизации Qq, по рис.16 нами

ч/

получена зависимость 'Q , описывающая требуемые для стабилизации а

приращения напора (рис.17). По оси абсцисс управляющий расход делится на постоянную величину Q0, а по оси ординат - требуемое приращение напора на первоначальное значение Но-

Связь роста УВБ над кромкой водослива и расхода водослива,

Уг

необходимого для стабилизации, описана кривой вида — = И — .

& Ч )

Точность стабилизации - процентное отклонение расхода, подаваемого стабилизатором, к начальному расходу водопропускного сооружения

А% =

. Qoj

100%. Значения к были подобраны так, чтобы в каждой точке % точность стабилизации не превышала 5% (рис.18). Значения к позволяют

/ Ио

определить требуемую длину водосливного фронта в стенке камеры Ъ = .

т0Н0

2,5 2,0 5е W

5 1.0

о,-5 0,0

/У

Г q/Q0

11,0 аз ао

^* q/Q0

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Ц1 0,2 0,3 0,4 0,5

а)

-требуемые значения для стабилизации

-аппр охсимирующая крив аяк=1,0б

-аппроксимирующая кривая к»1,2

-аппроксимирующая кривая к*1,4

б)

требуемые значения для стабилизации

-аппроксиьирующаякривая1!=1^

-аппроксимирующая григ ал к=1,2

--аппроксимирующая крив ая1е=1,8

Рис.17. Расход водослива и расход, требуемый для стабилизации: а) — у=8°; б) ~ у=30".

В, S

о о

s §•

S «

и о

s а

* Э

В ч

У п

-9Л-« -—|-

-5% -3%

- угол расширения диффузора 30 градусов, две разделительные стенки

- угол расширения диффузора 8 градусов

отношение расхода стабилизатора к первоначальному

Рис.18. Точность стабилизации конструкций с усовершенствованной проточной частью

Заключение

Результаты экспериментальных' и теоретических исследований, выполненные в диссертационной работе, позволяют сделать следующие общие выводы:

1. Теоретическое изучение коэффициента расхода для 240 исследованных вариантов конструкций стабилизатора расхода показало одинаковую эффективность пирамидальных и плоских диффузоров при равных значениях их гидравлического сопротивления. Увеличение степени расширения диффузора при одинаковых площадях бокового подвода снижает относительный коэффициент расхода транзитного потока на 8% при малых управляющих расходах и на 10% при больших. Наибольший диапазон стабилизации по напору обеспечивают диффузоры со значением степени расширения ni=4 и П]=6, при одинаковой площади подвода потока управления различия между ними незначительны. Для сокращения длины диффузора целесообразно применять угол расширения в горизонтальной плоскости 30° при двух разделительных стенках, снижающих гидравлическое сопротивление диффузора и предотвращающих отрыв потока.

2. Обработка результатов гидравлических исследований стабилизаторов расхода была выполнена согласно требованиям российских и международных стандартов. Для труб из непластифицированного поливинилхлорида диаметром 0.059м экспериментально полученные нами значения эквивалентной шероховатости с вероятностью 95% находились в пределах 0.004-0.008 мм. Это позволило моделировать в масштабе 1:10 транзитный водовод из стальных сварных труб и выходной участок прямоугольного сечения, выполненный из бетона.

3. Впервые экспериментально получено значение коэффициента местного сопротивления ниши прямого тройника круглого поперечного сечения с

отношением площадей юу =0.6 (примыкание управляющего и транзитного водовода при отсутствии стабилизации). С вероятностью 95% = 0.06 + 0.003.

4. Впервые экспериментально изучены гидравлические условия работы прямоугольного диффузора с углом расширения 30°, п|=4 с двумя разделительными стенками при выходе потока в нижний бьеф. Коэффициент местного сопротивления диффузора с вероятностью 95% составил С,д=0.35±0.02, коэффициент Кориолиса в выходном сечении оказался равен а=1.18.

5. Оптимальными (конструктивно простыми и имеющими более высокий диапазон стабилизации по напору) являются стабилизаторы с углом подвода управляющего потока (3=90°, значением относительной управляющей площади 0.6 и двух вариантах плоских диффузоров со степенью расширения П]=4 - с углом расширения диффузора 8° и 30° (укороченный диффузор с двумя разделительными стенками). При предлагаемом изменении проточной части достигается повышение пропускной способности водовыпусков до 1,5 раз.

6. Наши экспериментальные данные и теоретические зависимости пропускной способности стабилизаторов показали хорошее совпадение. Управляющий поток эффективно сжимает транзитный поток и снижает его коэффициент расхода на 50% для укороченных диффузоров с разделительными стенками и на 60% для плоских диффузоров. Предельное значение ц' стабилизаторов с усовершенствованной проточной частью в 1,2... 1,5 раз ниже, чем у существующих.

7. Впервые экспериментально доказано, что симметрия подачи расхода управления (через кольцевой водослив или водослив в стенке камеры с длиной

относительного коэффициента расхода.

8. Диапазон относительных значений приращения напоров при стабилизации для конструкций с усовершенствованной формой проточной

части составляет — = 1.2 и — = 0.8. Предлагаемые изменения проточной //„ На

части увеличивают диапазон стабилизации в 1,27... 1,9 раз, что подтверждается теоретическими расчетами и данными гидравлических исследований.

водосливной поверхности

не влияет на динамику . изменения

9. Подача управляющего расхода во всех случаях происходит водосливом

с тонкой стенкой с отметкой порога, совпадающей с минимальным уровнем воды в верхнем бьефе. Методика определения длины водосливного фронта обеспечивает погрешность подачи расхода не более 5% в любом интервале напоров, принадлежащем диапазону работы водопропускного сооружения.

Результаты научных исследований опубликованы в следующих работах:

а) в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Бенин Д.М. Влияние формы элементов проточной части на регулирующую способность гидродинамических стабилизаторов расхода / Д. М. Бенин //Перспективы науки 2010. №11(13). С. 59-63.

2. Бенин Д.М. Увеличение диапазона работы гидродинамических водовыпусков-стабилизаторов расхода. / Д.М. Бенин, B.JI. Снежко // Природообустройство. №2. 2011. С. $S- •?•?.

3. Бенин Д.М. К вопросу определения потерь напора в трубопроводах / Д.М. Бенин, B.JI. Снежко // Перспективы науки 2011. №11(14). С. 75-70.

4. Бенин Д.М. Один из способов автоматизации напорных водопропускных сооружений / Д.М. Бенин // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. №2. С. 49-52.

5. Бенин Д.М. Классификация автоматических стабилизаторов расхода воды / Д.М. Бенин // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2010. №12. С. 38-40.

6. Бенин Д.М. Динамика пропускной способности гидродинамических стабилизаторов расход / Д. М. Бенин //Московское научное обозрение. 2010. №4. С. 4-6.

7. Бенин Д.М. Конструктивные особенности гидродинамических стабилизаторов расхода / Д.М. Бенин, B.JI. Снежко // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2010. Вып.9, С.127-128.

8. Бенин Д.М. Моделирование показателей надежности стальных водопроводов / Д.М. Бенин, В.Л. Снежко // В сб.матер. междунар. Науч.-техн. конф. Социально-экономические и экологические проблемы сельского и водного хозяйства. 4.2 Безопасность ГТС. С.208-218, М.: ФГОУ ВПО МГУП, 2010.

9. Бенин Д.М. Прогноз показателей надежности стальных магистральных водопроводов / Д.М. Бенин, В.Л. Снежко // В сб.матер. междунар. Науч.-техн. конф. Строительная наука 2010. Влад. Гос. уи-т. Владимир, 2010. С.376-378

10. Бенин Д.М. Теоретическая и экспериментальная оценка пропускной способности водовыпусков с гидродинамической стабилизацией расхода / Д.М. Бенин, В.Л. Снежко // Материалы 68-й Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре». ГОУВПО Самарский государственный архитектурно-строительный университет, Самара 2011. С. 452-455.

11. Бенин Д.М. К вопросу обеспечения санитарного расхода малых плотинных гидроузлов / Д.М. Бенин, В.Л. Снежко // В сб.матер. междунар. Науч.-практ. Конф. Строительство-2011.-Ростов н/Д: Ростовский гос. строит, ун-т. С. 150-152.

б) в научно-технических журналах и материалах научных конференций:

Московский государственный университет природообустройства (МГУП)

Зак. № Д5~<? Тираж 100

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Бенин, Дмитрий Михайлович

13 Б ■ ■ v * t # **» »*> urn* » * ■ * ■ • • » » • * • ■ • » » » » • ■ • • ■ « * » л » » * » at * » » » » * ^ ««ft ft ^ ft * ft ft ■ a

Условные обозначения. .1.:.1. .1. . v.

Глава 1. Краткий обзор существующих средств гидроавтоматики:.1.'.11.

111;Классификация стабшшзаторов^расхода. 1.9.

1.2. Конструкции существующих стабилизаторов расхода.

1.3. Гидродинамические стабилизаторы расходам.

1.4. Выводы и нагфавлешм дальнейпшх исследований.

Глава 2. Теоретическое обоснование способов увеличения диапазона стабилизации напорных водопропускных сооружений.

2.1. Гидравлические сопротивления, формирующие динамику коэффициента расхода стабилизаторов.

2.1.1. Сопротивления(входныхучастков.

2.1.2. Сопротивления камеры слияния.

2:1.3. Сопротивления диффузора и низового участка.

2.2. Расчет горизонта воды в управляющей камере.

2.2Л. Коэффициент сопротивления камеры для различных площадей подвода потока управления. .1.

212.2. Уравнение динамики уровня воды в зчтравляющей камере.

2.2.3. Динамика уровня воды в камере для различных конструкций стабилизаторов.;.

2.3. Коэффициент расхода гидродинамического стабилизатора.

2.3.1. Коэффициент расхода при отсутствии потока управления.

2.3.2. Коэффициент расхода при стабилизации.

2.4. Расчет диапазона стабилизациипо напору.

2.5. Выбор оптимальных конструкций гидродинамического стабилизатора.

Глава 3: Экспериментальная установка и методика проведенияопытов.

31 1. Цель проведения эксперимента;.

3:21 Планирование эксперимента. 1. 1.78

3.3. Гидравлическая модель.

3.3.1. Конструкция лотка.

3.3.2 Конструкция экспериментальных моделей.

3.4. Измерительные приборы.

3.5. Методика проведения эксперимента.

3.6. Используемые статистические методы.

3.6.1. Проверка выбросов.

3.6.2. Проверка нормальности распределения экспериментальных данных.

3.7. Оценка точности результатов измерений.

3.7.1. Проверка условий повторяемости.

3.7.2. Оценка точности непосредственно измеряемых величин.

3.7.2.1. Ошибка в измерении расхода.

3.7.2.2. Ошибка измерении давления.

3.7.2.3. Оценка точности измерений скорости.

3.7.3. Оценка точности косвенно измеряемых величин.

3.7.3.1. Оценка точности измерений коэффициента гидравлического трения.

3.7.3.2. Оценка точности измерений коэффициентов местных сопротивлений.

3.7.3.3. Оценка точности измерений коэффициента расхода.

Глава 4. Гидравлические исследования проточной части водовыпуска-стабилизатора расхода.

4.1.Определение эквивалентной шероховатости транзитного водовода.

4.2. Определение коэффициента сопротивления ниши прямого неравнопроходного тройника.

4.3. Гидравлические характеристики водовыпуска без стабилизации.

4.4. Пропускная способность гидродинамических стабилизаторов.

4.5. Диапазон стабилизации по напору конструкций с усовершенствованной проточной частью.

4.6. Расчет длины водосливного фронта.

Введение 2011 год, диссертация по строительству, Бенин, Дмитрий Михайлович

В мире для орошения 17% посевных площадей, поставляющих более 40% мирового объема сельхозпродукции, используется 70% общего объема отбора пресной воды. В России на 9,2 млн.га мелиорируемых земель производится более 60% овощей, 15% грубых и сочных кормов, весь рис. Потребность агропромышленного комплекса в водных ресурсах к 2020 г. по прогнозам составит 40 км3 воды в год, из них 73% планируется использовать для орошения. Разумное использование и экономия воды способны препятствовать увеличению энергозатрат на подъем, транспортировку и очистку и возрастанию техногенной нагрузки на водоисточники при отборе и последующем сбросе воды в речные русла.

Регулирование расхода напорных водопропускных сооружений является одной из важнейших задач рационального водораспределения. Вопросам автоматизации водоподачи посвящен ряд работ Я.В. Бочкарева, В.Н. Щедрина, В.И. Коржова и других известных ученых [9, 63, 64]. Практически все гидроавтоматы используют энергию потока в чистом виде и свойства потока при движении. При этом поток формируется одним из следующих способов: изменяется сжатие потока при истечении из-под затвора или щита, инверсия, или деформация падающей струи, инерционные свойства потока.

Наиболее надежными являются гидроавтоматы, в которых отсутствуют как механические подвижные части, так и всевозможные датчики, подающие сигнал для начала процесса регулирования. Исследования в области гидродинамических регуляторов расхода, сигналом для работы которых будут непосредственные колебания одного из бьефов, были начаты во ВНИИГИМ в начале 90-х годов и затем продолжены в Московском государственном университете природообустройства В.Л. Москалевой и Хусни Сана Ибрагим [6]. Разработанные сооружения легко вписывались в башенные водосбросы, водовыпуски, перепады, дюкеры и трубчатые переезды, и являлись неподвижными устройствами, использующим гидравлические сопротивления сливающихся потоков.

Основное условие работы гидродинамических регуляторов — наличие двух напорных потоков - управляющего, подаваемого из любого бьефа, и транзитного, подаваемого из верхнего бьефа в нижний. Устройство расширяющейся выходной части позволяло не только увеличить пропускную способность водовыпуска (по аналогии с отсасывающими трубами гидротурбин), но и снижало пьезометрическую линию, обеспечивая возможность подачи управляющего расхода самотеком из любого бьефа [92]. Проточная часть существующих стабилизаторов имела квадратное сечение, удобное для исполнения в бетоне. Наиболее простые в технологическом исполнении прямые углы подвода управляющего потока рекомендовались только в сочетании с диффузорами, несимметрично расширяющимися в трех плоскостях, что приводило к высоким значениям гидравлических сопротивлений выходных участков, снижающим диапазон стабилизации по напорам.

Очевидные преимущества гидродинамических стабилизаторов по сравнению с автоматическими затворами открывают не только широкие перспективы их внедрения при реконструкции мелиоративных гидротехнических сооружений, но и требуют дальнейших теоретических и экспериментальных исследований по совершенствованию конструкций подобных гидроавтоматов, разработке более простых в техническом исполнении форм порточной части при повышении диапазонов стабилизации расхода.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ коэффициент сжатия

Р коэффициент скорости м коэффициент расхода водопропускного сооружения м' относительный коэффициент расхода транзитного потока при стабилизации коэффициент бокового сжатия

См коэффициент местного гидравлического сопротивления т к.з. коэффициент расхода коробчатого затвор а коэффициент Кориолиса

4т* коэффициент сопротивления транзитного потока до камеры слияния коэффициент сопротивления низового участка а2 коэффициент Кориолиса в выходном сечении диффузора д.с коэффициент сопротивления диффузора по сжатому сечению

У угол расширения диффузора коэффициент гидравлического сопротивления на проход транзитного потока в камере слияния коэффициент гидравлического сопротивления на поворот управляющего потока в камере слияния с коэффициент гидравлического сопротивления шахты по сжатому сечению т отношение управляющего расхода к транзитному расходу площадь трубы в сжатом сечении сох площадь транзитной трубы до камеры слияния й)2 площадь выходного сечения диффузора щ степень расширения диффузора

4 длина диффузора q управляющий расход транзитный расход суммарный расход водовыпуска

Яе число Рейнольдса ки перепад между показателями динамического и статического пьезометров кг суммарная потеря напора на участке равной длины

Ор статистика Граббса

Эо среднеквадратическое отклонение

01 математическое ожидание х значение случайной величины д2п выборочное (расчетное) значение статистики омега-квадрат ц; весовая функция

Г(х) функция распределения непрерывной случайной величины

•*") эмпирическая функция распределения

В0 предельная абсолютная ошибка в измерении расхода с%) предельная относительная ошибка в измерении расхода

Вм систематическая ошибка е*. случайная ошибка опытного значения коэффициента гидравлического трения

В^ систематическая ошибка опытного значения коэффициентов местных сопротивлений е^ случайная ошибка опытного значения коэффициента местного гидравлического сопротивления

Вм систематическая ошибка опытного значения коэффициента расхода еИ случайная ошибка опытного значения коэффициента расхода

Заключение диссертация на тему "Гидравлическое обоснование параметров проточных частей стабилизаторов расхода трубчатых водопропускных сооружений"

1.4. ВЫВОДЫ И НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИИ

Стабилизаторы расхода затворного типа, детально изученные М.К. Жусуповым (1994г), P.C. Бекбоевой (1995г), О.В: Атамановой (2003г) и 0:П. Гаврил и ной (2009г) рассчитаны на установку в каналах оросительных систем. Необходимыми условиями их работы является наличие перепада (иногда довольно значительного) между отметкой дна подводящего и отводящего каналов. Наряду с неоспоримыми преимуществами эти гидроавтоматы обладают и рядом недостатков, к которым относятся возможные нарушения эксплуатационных характеристик из-за возникающих перекосов полотнищ затворов при маневрировании, коррозии частей, а также конструктивной сложности. Основные жалобы на работу гидроавтоматов — сложность их балансировки и наладки, возникающая вследствие дополнительных сопротивлений перемещению, несоответствия массы затворов и противовесов, засорения и отказа водорегулирующих каналов (труб) и датчиков уровня.

Значительное влияние на процесс стабилизации оказывает подтопление сооружения со стороны нижнего бьефа. Так О.В. Атамановой было показано, что стабилизация при затопленном режиме начинается при больших значениях Н, чем при свободном, а диапазон допустимых колебаний напоров, обеспечивающих стабилизацию в этом случае ниже. Это показывает невозможность использования стабилизатора в под порно-переменном режиме истечения. Каждая конструкция стабилизатора должна рассчитываться применительно к заданным условиям функционирования и выбранному режиму истечения через стабилизатор.

Износ мелиоративных гидротехнических сооружений в Ставропольском крае составляет 50-100%, Краснодарском - 50-70%, в республиках Дагестан и Северная Осетия-Алания — около 60%, Республике Адыгея - 76100%. Водная стратегия развития АПК России до 2020 года предусматривает модернизацию сооружений, внедрение водосберегающих экологически безопасных конструкций, проведение фундаментальных и прикладных научных исследований в области водохозяйственного комплекса. [57]. Одна из научных проблем перспективного развития гидротехнического строительства -создание эффективных конструкций; гидротехнических сооружений; позволяющих снизить затраты на капитальное строительство [86]. Примёнениег сложной автоматики водораспределения на мелиоративных объектах IV класса считается нецелесообразным, поэтому актуальною задачей является разработка и совершенствование автоматических водопропускных сооружений, не подверженных сбоям из-за механических повреждений датчиков уровня и передаточных устройств и не требующих постоянного присутствия эксплуатационного персонала.

Автоматические водовыпуски-стабилизаторы и регуляторы расхода, предложенные Москалёвой B.JI. и Хусни С.И:, наиболее полно отвечают перечисленным выше требованиям. Наиболее простые в конструктивном исполнении прямые углы подвода управляющего потока в существующих конструкциях рекомендовались только при сочетании с диффузорами, имеющими несимметричное расширение в трёх плоскостях, что приводило к более высоким значениям гидравлических сопротивлений выходных участков (Çii=0.405 при п,=1.5, у=6° и С,н=0.627 при п,—2.25 и у=5°). Оптимальными считались конструкции, имеющие относительную площадь управления — = 0.8.1.0 при максимальном снижении коэффициента расхода (ос '

ЫН = 0.62 и пределе стабилизации по напорам-= 0.37. 1.15. Между тем, при H расширении диффузора в вертикальной плоскости, затрудняется привязка стабилизаторов к бьефам, требующая заглубления выходной кромки ниже минимального УНБ для обеспечения устойчивого напорного режима работы водовыпуска, а, следовательно, заглубление подземной части сооружения. Плоские диффузоры являются наиболее простыми в исполнении, но при оптимальных параметрах могут эффективно снижать пьезометрическую линию водовыпуска и иметь небольшие гидравлические сопротивления. В исследованных конструкциях гидродинамических стабилизаторов плоские

34 диффузоры не давали эффекта (диапазон стабилизации оказался незначительным) вследствие использования конструкций с малой степенью расширения. Предлагалось использование стабилизаторов с плоскими диффузорами только для углов подвода потока управления 135° и отношения = 0.8, что приводило не только к значительному ослаблению верхней стенки транзитного водовода, но и технологическим сложностям устройства камеры управления. В теоретических и экспериментальных исследованиях при привязке сооружений к бьефам не учитывался коэффициент сопротивления камер слияния при работе в режиме водовыпуска, что завышало пропускную способность сооружений.

Совершенствования проточной части стабилизаторов по верхнему бьефу может не только сделать их конструктивно более простыми, но и увеличить диапазон стабилизации по напорам при сохранении требуемой точности стабилизации.

Целью исследований является гидравлическое обоснование параметров проточных частей трубчатых водопропускных сооружений с гидродинамической стабилизацией расхода, использующих в качестве сигнала управления уровень воды в верхнем бьефе, для создания простых в технологическом исполнении сооружений, имеющих увеличенный диапазон стабилизации по напорам при точности стабилизации, не превышающей 5% от заданного расхода.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- экспериментально исследовать гидравлическое трение в проточных частях , стабилизатора, выполненных в виде круглых труб из непластифицированного поливинилхлорида, для возможности моделирования различия в материалах (сталь и бетон) круглой транзитной и прямоугольной выходной частей стабилизатора;

- экспериментально изучить единичные местные сопротивления — нишу круглого сечения и плоский прямоугольный диффузор с углом расширения 30° при наличии разделительных стенок;

- усовершенствовать методику подбора геометрических размеров управляющей камеры.

Научная новизна работы заключается в:

- оценке влияния симметрии подачи управляющего потока на процесс стабилизации;

Апробация работы. Результаты научных исследований и основные положения диссертации докладывались на международной научно-технической конференции «Строительная наука 2010» Владимирского государственного университета в 2010 году, Московского государственного университета природообустройства в 2008, 2009, 2010 годах, международной научно-практической конференции «Строительство-2011» Ростовского государственного строительного университета (г.Ростов-на-Дону) в 2011 году, 68-й Всероссийской научно-технической конференции «Традиции и инновации в строительстве и архитектуре» Самарского государственного архитектурно-строительного университета в 2011 году. Результаты исследований использованы в дипломном проектировании студентов Московского государственного университета природообустройства.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ (в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК).

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. Работа изложена на 175 страницах машинописного текста, иллюстрированного 61 рисунком, и содержит 17 таблиц. Список используемой литературы включает 131 наименование.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СПОСОБОВ УВЕЛИЧЕНИЯ ДИАПАЗОНА СТАБИЛИЗАЦИИ НАПОРНЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Рассмотренный в работах [75,93] гидродинамический водовыпуск-стабилизатор расхода является автоматическим сооружением, стабилизирующим расход, проходящий через напорное водовыпускное сооружение. Основное условие работы гидроавтомата - наличие двух сливающихся потоков, управляющего и транзитного. Экспериментально была изучена работа гидродинамических стабилизаторов с углами подвода потока управления р=90°, 120°, 135° при двух конструкциях диффузора -расширяющемся в трех плоскостях со степенью ni=2.25, и расширяющемся только в горизонтальной плоскости со степенью расширения ni=1.5.

Отношение площадей бокового подвода и транзитного водовода варьировалось от 0.2 до 1.0. Выше уже было отмечено, что некоторые отношения площадей (в основном при больших отверстиях) были сложны в конструктивном исполнении либо вовсе неприемлемы из-за сильного ослабления стенок транзитного водовода. Диапазоны стабилизации по напору и расходу изученных конструкций водовыпусков-стабилизаторов приведены в Таблице 1.1 предыдущей главы. Диапазон стабилизации по напору (отношение приращения минимального напора на водовыпуск к максимальному напору

АН/Н0) доходил до 1.15 для бокового подвода =1.0 и встречного угла подвода расхода управления а=420° и 0.81 для угла подвода 90°. Водовыпуск, имеющий максимальный диапазон стабилизации по напору, был конструктивно сложен и имел ослабление трубы транзитного водовода в камере слияния на длине порядка l,41d. Более простые конструкции управляющей башни, выполненные для углов подвода потока управления 90° , имели меньший диапазон стабилизации по напору АН/Н0 =0.7 при тех же площадях бокового подвода.

Гидродинамические стабилизаторы расхода являются, достаточно перспективными конструкциями, поэтому представляется целесообразным теоретическое изучение факторов, влияющих на процесс стабилизации и на основании выполненных расчетов разработка более совершенных конструкций стабилизаторов расхода, отличающихся простотой конструкции и более широким диапазоном стабилизации. Для достижения поставленной цели необходимо определить теоретические пределы изменения пропускной способности водовыпуска как при отсутствии, так и при наличии управляющего расхода, предельное значение диапазона стабилизации по напорам и параметров, влияющих на динамику этих величин.

2.1. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ, ФОРМИРУЮЩИЕ

ДИНАМИКУ КОЭФФИЦИЕНТА РАСХОДА СТАБИЛИЗАТОРОВ

Работа водовыпуска при заглублении его входного оголовка ниже уровня воды в верхнем бьефе, а выходного отверстия (диффузора) ниже минимального горизонта воды в отводящем канале представляет собой напорное истечение через короткий трубопровод, состоящий из нескольких участков с различными площадями поперечных сечений. Пропускная способность такого сооружения оценивается формулой: где [1 - коэффициент расхода водовыпуска, отнесенный к площади поперечного сечения со, в качестве которого, обычно, принимается выходное поперечное сечение;

Н - действующий напор, то есть разница между полной удельной энергией в верхнем бьефе и потенциальной в выходном сечении. При затоплении выходного отверстия действующий напор будет равняться расчетному, отсчитываемому от уровня воды в створе выходного отверстия.

Коэффициент расхода напорного водовыпуска определяется по формуле:

М= I „ где а;ых - корректив кинетической энергии в сечении на выходе, обычно принимаемый равным единице; ^

- коэффициент сопротивления водовыпуска; а1 - площадь характерных сечений водовыпуска; - коэффициент сопротивлений отдельных участков, характеризующихся площадью сечения ц.

Водопропускные сооружения на каналах имеют, как правило, небольшую длину и могут быть отнесены к коротким трубопроводам, т.е. таким, у которых потери напора обусловлены, в основном, местными сопротивлениями. При этом потери напора и импульса происходят за счет перераспределения скорости и касательных напряжений внутри потока и резкого отклонения распределения давлений от закона гидравлики [52].

Основные виды местных сопротивлений можно условно разделить на потери напора на вход, потери напора в управляющей камере и потери напора на выход (на диффузор). При установившемся движении в напорном водовыпуске местные потери напора следует определять по формуле Вейсбаха [108]: и ЬР г 1)2

Рё ¿<8 где С, - коэффициент местного сопротивления;

V - скорость потока в выбранном сечении, к которому приведен коэффициент^;

- потери напора;

АР - потери давления в местном сопротивлении.

2.1.1 СОПРОТИВЛЕНИЯ ВХОДНЫХ УЧАСТКОВ

Более корректно следует говорить не об одном входном участке, а о двух участках входа в гидродинамический стабилизатор - входной участок транзитного и входной участок управляющего потоков.

Гидродинамические стабилизаторы исследованных ранее конструкций имели один входной участок в транзитном водоводе, выполненный в виде пирамидально сходящихся стенок (рис.2.1) с коэффициентом сопротивления ^ =0.11.

Рис. 2.1 Конструкция модели стабилизатора расхода: 1 - транзитный водовод; 2 - входной оголовок; 3,4 - напорные стенки; 5 - камера слияния; 6 - отверстие; 7 - диффузор.

Входной участок управляющего потока конструктивно четко оформлен не был - в первом варианте управляющей башни обрыв водосливной кромки переходил в напорный водовод, причем высотное положение отметки перехода не оговаривалось. Во втором варианте, после перелива через серию отверстий в стенках башни, свободная поверхность формировалась в зависимости от поступающего расхода и сама башня играла роль напорного водовода в пределах камеры слияния.

Предлагается изменить входной участок управляющего потока, придав ему конструкцию, приведенную на рисунке 2.2, в котором происходит плавный, переход от пирамидального входа к круглой напорной трубе (стволу управляющей камеры). В случае, когда не требуется развивать периметр верха управляющей камеры из условий достаточности подачи потока управления, возможно оформление входного оголовка в виде входа в трубу с острой кромкой, коэффициент сопротивления которого равен ¿¡вх=0,5.

Предлагаемый входной участок имеет вид усеченной пирамиды, переходящей в круглую трубу постоянного сечения, соединяющуюся в концевой части с транзитным водоводом. Конструктивная простота и надежность предлагаемого входного участка для управляющего потока обусловлена несколькими факторами:

- отсутствием криволинейных поверхностей внутри управляющей камеры;

- возможностью установки сороудерживающих решеток в верхнем бьефе;

- высотной привязкой входного оголовка к минимальному уровню верхнего бьефа;

- отсутствием в камере слияния острых углов, которые для бетонных поверхностей конструктивно непригодны.

Входной участок управляющего потока следует рассматривать как плавный вход в напорный водовод из неограниченного объема при отсутствии торцевых стенок [76].

Рис. 2.2 Схемы входов потока в плавные участки через коллектор, очерченный по дуге кривой и через коллектор в виде сужающихся участков с переходом с прямоугольника на круг или наоборот.

Значения коэффициентов сопротивления входных участков потока следует принимать по Таблице 2.1, или по рисунку 2.3 [98].

20 4.0 60 эо юа 120 и.о 1би а."

Рис.2.3. Раструб (конический коллектор) без торцевой стенки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результаты экспериментальных и теоретических исследований, выполненные в диссертационной работе, позволяют сделать следующие общие выводы:

1. Теоретическое изучение коэффициента расхода для 240 вариантов конструкций показало одинаковую эффективность пирамидальных и плоских диффузоров при равных значениях их гидравлического сопротивления. Увеличение степени расширения диффузора при одинаковых площадях бокового подвода снижает относительный коэффициент расхода транзитного потока на 8% при малых управляющих расходах и на 10% при больших. Наибольший диапазон стабилизации по напору обеспечивают диффузоры со значением степени расширения П]=4 и П]=6, при одинаковой площади подвода потока управления различия между ними незначительны. Для сокращения длины диффузора следует применять угол расширения в горизонтальной плоскости 30° при двух разделительных стенках, снижающих гидравлическое сопротивление диффузора и предотвращающих отрыв потока.

2. Обработка результатов гидравлического эксперимента выполнена согласно требованиям российских и международных стандартов. Для труб из не-пластифицированного поливинилхлорида диаметром 0,059м экспериментально полученные нами значения эквивалентной шероховатости с вероятностью 95% находились в пределах 0,004-0,008 мм. Это позволило моделировать в масштабе 1:10 транзитный водовод из стальных сварных труб и выходной участок прямоугольного сечения, выполненный из бетона.

3. Впервые экспериментально получено значение коэффициента местного сопротивления ниши прямого тройника круглого поперечного сечения с отношением площадей =0.6 (примыкание управляющего и транзитного водовода при отсутствии стабилизации). С вероятностью 95% = 0.06 ±0.003.

4. Впервые экспериментально изучен прямоугольный диффузор с углом расширения 30°, и, =4 с двумя разделительными стенками при выходе потока в бьеф. Коэффициент местного сопротивления диффузора с вероятностью 95% составил дд =0.35±0.02, коэффициент Кориолиса в выходном сечении, оказался равен а=1.18.

5. Оптимальными (конструктивно простыми и имеющими более высокий диапазон стабилизации по напору) являются стабилизаторы с углом подвода управляющего потока (3=90°, значением относительной-управляющей площади 0.6 и двух вариантах плоских диффузоров со степенью расширения =4 - с углом расширения диффузора 8° и 30° (укороченный-диффузор с двумя разделительными стенками). При предлагаемом изменении проточной части достигается повышение пропускной способности водовыпусков до 1,5 раз.

6. Наши экспериментальные данные и теоретические зависимости пропускной способности стабилизаторов показали достаточное совпадение. Управляющий поток эффективно сжимает транзитный поток и снижает его коэффициент расхода на 50% для укороченных диффузоров с разделительными стенками и на 60% для плоских диффузоров. Предельное значение // стабилизаторов с усовершенствованной проточной частью в 1,2.1,5 раз ниже, чем у существующих.

7. Впервые экспериментально доказано, что симметрия подачи расхода управления (через кольцевой водослив или водослив в стенке камеры с длиной водосливной поверхности ) не влияет на динамику изменения относительного коэффициента расхода.

8. Диапазон относительных значений приращения напоров при стабилизации для конструкций с усовершенствованной формой проточной части со

ДЯ 1 о АН „ ставляет -= 1.2 и -= 0.8. Предлагаемые изменения проточной части увеличивают диапазон стабилизации в 1,27. 1,9 раз, что подтверждается теоретическими расчетами и гидравлическим экспериментом.

9. Подача управляющего расхода во всех случаях происходит водосливом с тонкой стенкой с отметкой порога, совпадающей с минимальным уровнем воды в верхнем бьефе. Методика определения длины водосливного фронта обеспечивает погрешность подачи расхода не более 5% в любом интервале напоров, принадлежащем диапазону работы водопропускного сооружения.

Библиография Бенин, Дмитрий Михайлович, диссертация по теме Гидравлика и инженерная гидрология

1. Адамов Г.А. Идельчик И.Е. Экспериментальное исследование сопротивления фанерных труб круглого и квадратного сечений при вполне развитом турбулентном течении / Г.А.Адамов, И.Е.Идельчик // Труды МАП. 1948. № 670. 26 с.

2. Альтшуль А.Д. Гидравлические потери на трение в трубопроводах. М.: Наука, 1963. 256 с.

3. Альтшуль А.Д. Гидравлические сопротивления. М., 1982. 224 с.

4. Атаманова О. В. Совершенствование систем водораспределения с гидравлическими стабилизаторами расхода: дис. . .докт. техн. наук. Бишкек, 2003. 357 с.

5. Батин Г. JI. Затворы-автоматы створчатого типа и перспективы их применения. В кн. Автоматизация гидромелиоративных систем // Сб. научных трудов СевНИИГиМ. Л.: 1993.127с.

6. Бекбоева P.C. Совершенствование стабилизаторов расхода воды для водопропускных сооружений предгорной зоны: дис. .канд. техн. наук. Бишкек, 1995. 161 с.

7. Бочкарев Я. В. Основы автоматики и автоматизация производственных процессов в гидромелиорации / Я. В. Бочкарев, Е. Е. Овчаров. М.: Колос. (Учебники и учеб. пособия для высш. с.-х. учеб. заведений), 1981. 335 с.

8. Бочкарев Я. В. Гидравлическая автоматизация оросительных систем и технология орошения : Сб. науч. тр. / Кирг. с.-х. ин-т им. К. И. Скрябина Фрунзе : Кирг. СХИ, 1989. 109 с.

9. Бочкарев Я. В. Системы гидравлики оросительных систем и совершенствование технологии регулирования водного режима орошаемых полей : Сб. науч. тр. / Кыргыз. с.-х. ин-т им. К. И. Скрябина. Бишкек : КСХИ , 1991. 193с.

10. Бочкарев Я. В. Стабилизация расходов воды на ирригационных параболических лотка. Фрунзе, 1975. 335с.

11. Брусиловский И.В. Определение оптимальных параметров диффузоров осевых вентиляторов и их энергетических характеристик по экспериментальным данным // Пром. аэродинамика. М.: 1987. Вып. 2 (34). С. 118-133.

12. Бушель А.Р. Исследование коротких радиальных и комбинированных диффузоров // Пром. аэродинамика. М.: 1966. Вып. 28. С. 121-138.

13. Бычкова Л. А. Аэродинамические характеристики плоских и радиальных диффузоров с предотрывным турбулентным пограничным слоем // Пром. аэродинамика. М.: 1973. Вып. 30. С. 26-33.

14. Войтович Л.Н., Емельянова Г.Н. Экспериментальное и теоретическое исследование гидравлического сопротивления конических диффузоров с шероховатой поверхностью // Ученые записки ЦАГИ. 1985, Т. XVI №4. С. 105-110.

15. Гаврилина О. П. Технология водоподачи из каналов и водоемов с обоснованием параметров и режимов работы стабилизатора расхода воды: дис. .канд. техн. наук. Рязань, 2009. 190 с.

16. Гидравлические машины : Турбины и насосы / Г. И. Кривченко; Пер. с рус. С. М. Семенов, В. А. Кочин. М.: Мир , 327 с.

17. Гидравлические потери на трение в водоводах электростанций / А.Д.Альтшуль, Ю.А. Войтинская, В.В.Казеннов, Э.Н. Полякова. М., 1985. 104 с.

18. Гидравлические расчеты водосбросных гидротехнических сооружений : Справ, пособие / А. Д. Альтшуль и др.. М. : Энергоатомиздат, 1988. 624 с

19. Гидротехнические сооружения : : основ, положения : СНиП 33-012003 приняты и введ. в действие 30.06. 2003 г. Изд. офиц. М.: Госстрой России , 2004 .ФГУП ЦПП. 24 с.

20. Гиневский A.C., Колесников A.B. Расчет начального участка и участка стабилизированного течения в плоских безотрывных диффузорах // Изв. АН СССР. Механика жидкости газа. 1969. № 6. С. 31-38.

21. Гинзбург Я.Л., Идельчик И.Е. Основные результаты исследований диффузоров квадратного и прямоугольного сечения // Промышл. очистка газов и аэродинамика пылеулавливающих аппаратов. Ярославль, 1975. С. 57-63.

22. ГОСТ 8.439-81 Государственная система обеспечения единства измерений. Расход воды в напорных трубопроводов. Методика выполнения измерений методом площадь скорость. М.: Изд-во стандартов, 1985. 47 с.

23. ГОСТ 8.563.1-97. Диафрагмы, сопла ИСА 1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия. Введ. 1999-01-01. М.: Изд-во стандартов, 2000. 56 с.

24. ГОСТ Р 50.1.037-2002. Прикладная статистика. Правила проверки опытного согласия с теоретическим. Непараметрические критерии. Текст. -Введ. 2002-04-23. М.: Издательство стандартов. 2002. 43 с.

25. ГОСТ Р 50779.21-2004. Статистические методы. Правила определения и методы расчета статистических характеристик по выборочным данным. 4.1. Нормальное распределение. М.: Изд-во стандартов, 2004. 48 с.

26. ГОСТ Р 51613-2000 Трубы напорные из непластифицированного поливинилхлорида. Технические условия. Введ." 2001-07-01. М.: Изд-во стандартов, 2001. 18 с.

27. ГОСТ Р ИСО 5725-1-2002. Точность (правильность и прецизиозность) методов и результатов измерений. 4.1 Основные положения и определения. Введ. 2002-04-23. М.: Изд-во стандартов, 2002. 24 с.

28. ГОСТ Р ИСО 5725-2-2002. Точность (правильность и прецизиозность) методов и результатов измерений. 4.2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. Введ. 2002-04-23. М.: Изд-во стандартов, 2002. 33 с.

29. ГОСТ Р ИСО 5725-3-2002. Точность (правильность и прецизиозность) методов и результатов измерений. Ч. 3. Промежуточные показатели« прецизионности стандартного метода измерений. Введ. 2002-0423. М.: Изд-во стандартов, 2002. 37 с.

30. ГОСТ Р ИСО 5725-6-2002. Точность (правильность и прецизиозность) методов и результатов измерений. Использование значений точности на практике. Введ. 2002-04-23. М.: Изд-во стандартов, 2002. 43 с.

31. Грановский, В.А., Сирая, Т.Н. Методы обработки экспериментальных данных при измерениях : учебник / В.А. Грановский, Т.Н. Сирая. JI.: Энергоатомиздат, 1990. 287 с.

32. Грачев, И.Г. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем / И.Г. Грачев, В.М. Низовцев, С.Ю. Пирогов, Н.П. Савищенко, A.C. Юрьев. С.-Пб.: AHO НПО «Мир и семья», 2001. 1154 с.

33. Гмурман В.Е. : Теория вероятностей и математическая статистика : учебное пособие для студентов вузов / В. Е. Гмурман. 12-е изд./перераб. Москва : Юрайт : Высш. образование , 2009. 478с.

34. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. М.: 1963, 254 с.

35. Дейч М.Е., Зарянкин А.Е. Газодинамика диффузоров и выхлопных патрубков турбомашин. М., 1970. 384 с.

36. Демидов С. Исследование течения и определение потерь полного давления в круглых, плоских и кольцевых диффузорах // Тр. ЦИАМ. 1960, №116, С. 14.

37. Жусупов М. К. Разработка и исследование стабилизаторов расхода воды для каналов с бурным и сверхбурным режимами течения: дис. .канд. техн. наук. Бишкек, 1994. 237 с.

38. Зайцева О. В. Разработка и исследование стабилизаторов расхода воды типа «цилиндрический ступенчатый коробчатый щит» (ЦСКЩ): дис. .канд. техн. наук. Бишкек, 1992. 242 с.

39. Зубов В.П. Исследование потерь давления в тройниках при делении и соединении потоков: дис. .канд. техн. наук. М., 1978. 165 с.

40. Зубов, В.П. О сопротивлении обыкновенного1 тройника при соединении потоков / В.П. Зубов // Вопросы гидравлики. Сб. тр. МИСИ. 1974. №124. С. 55-60.

41. Зубов В.П., Дроздов Е.В. Исследование коэффициентов сопротивления тройников от числа Рейнольдса // Гидравлика лопаточных машин и общая механика / Тр. ВПИ. Воронеж, 1974, С. 107-112.

42. Зюбан, В.А., Гольденберг, И.З. Исследование потерь напора в приточных тройниках. Справочно-информац. Фонд НИИЭинформэнергомаш, №177ЭМ-Д83, 15с. «Библ. указатель ВИНИТИ депониров. н.-р.». 1983, № 80(144). 130 с.

43. Идельчик, И.Е. Гидравлические сопротивления при входе потока в каналы и протекании через отверстия / И.Е. Идельчик // Промышленная аэродинамика. 1944. № 2. С. 27 57.

44. Идельчик И.Е. Исследование коротких диффузоров с разделительными стенками // Теплоэнергетика. 1958. №8. С. 21-26.

45. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение. 1992. 671 с.

46. Идельчик, И.Е. Некоторые замечания по поводу гидравлических потерь, возникающих при движении реальной жидкости (газа) в напорных системах / И.Е. Идельчик // Известия вузов: Энергетика. 1975. № 9. С. 99 104.

47. Каганов Г.М. Анализ состояния низконапорных гидротехнических сооружений Российской Федерации на примере обследования гидроузлов Московской области / Г.М.Каганов, В.И.Волков, И.А.Секисова // Гидротехническое строительство. 2008. №8. С. 26-37.

48. Казенное, ВВ., Гидравлические сопротивления напорных водоводов электростанций / В.В. Казенное, А.В. Мишуев // Вестник МГСУ. 2008. №1. С. 210-215.

49. Калицун, В .И., Дроздов, Е.В. Основы гидравлики и аэродинамики : учебник / В.И. Калицун, Е.В Дроздов. М. : Стройиздат, 200К 235 с.

50. Каменев, 1Г.Н. Смешивание потоков : учебник / 11.Н. Каменев. М., Л., ОНТИ, 1938. 175 с.

51. Камлев А.Ф:, Скобельцин Ю.А., Геллер З.И. Влияние формы и размеров входа на коэффициент расхода внешних цилиндрических насадков // Изв. Вузов. Нефть и газ. 1968, №11, С. 59-61.

52. Карлсон, Джонсон, Сейджи. Влияние формы стенки на режимы течения и характеристики плоских диффузоров с прямолинейной осью // Теорет. основы инж. расч. / Труды Амер. об-ва йнж.-мех (русск. Пер.). 1967, Т.89, Сер. Д№ 1, С. 173-185.

53. Керенский А. М. О связи коэффициента сопротивления трения с числом Рейнольдса и относительной шероховатостью // Теплоэнергетика. 1972. №10. С78-79.

54. Кизяев Б.М. Водная стратегия АПК России. Природно-ресурсные ведомости №2 (341), С.5.

55. Киселев П.Г. Гидравлика, основы механики жидкости. М.: 1980,360 с.

56. Киселев П.Г. О величине потерянного напора при слиянии потоков // Вопросы гидравлики и водоснабжения / МИМИ. М.: 1980, Сб. № 174, С. 5-9.

57. Киселев, П.Г. Справочник по гидравлическим расчетам : изд. 4-е, переработ, и доп. / П.Г. Киселев, А.Д. Альтшуль, Н.В. Данильченко, A.A. Каспарсон, Г.И. Кривченко, H.H. Пашков, С.М. Слисский. М.: Энергия, 1972. 312 с.

58. Кожевников E.H., Локтионова Е.А. Потери напора при соединении двух потоков // Тр. ЛПИ. 1984, № 401, С. 43-46.

59. Кондрашов, А.П., Шестопалов, Е.В. Основы физического эксперимента и математическая обработка результатов измерений : учебник / А.П. Кондрашов, Е.В. Шестопалов. М.: Атомиздат, 1977. 190 с.

60. Коржов В. И. Совершенствование технологических приемов и средств управления водораспределением в открытых оросительных системах: автореф. дис. .канд. техн. наук. Новочеркасск, 1994. 24с.

61. Курганов, А. М., Федоров, Н. Ф. Справочник по гидравлическим расчетам систем водоснабжения и канализации : Изд. 2-е, перераб. и доп. / А. М. Курганов, Н. Ф. Федоров. Л.: Стройиздат, 1978. 424с.

62. Китайцева Е.Х., Гидравлический расчет стальных и полиэтиленовых газопроводов. -М.: «Полимергаз», 2000. 120 с.

63. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. Л.: Энергия, 1967. 120с.

64. Левин С.Р. Сопротивление тройников вытяжных воздуховодов // Отопление и вентиляция. 1940. № 10-11. С. 5-10.

65. Левин С.Р. Соударение потоков несжимаемой жидкости в трубопроводах // Труды ЛТИ им.С.М. Кирова. 1958. №8. С. 89-103.

66. Левин, С.Р. Новый метод теоретического определения гидравлических сопротивлений при слиянии потоков в трубопроводах воздуховодов / С.Р. Левин // Труды ЛТИ. 1955. № 6. С. 56 64.

67. Маковский Э.Э. Автоматизация гидротехнических сооружений / Э. Э. Маковский, В. В. Волчкова. Фрунзе : Илим , 1984. 142 с.

68. Махмудов Э. Ж. Совершенствование методов учета и регулирования расхода воды в гидромелиоративных систем : автореферат дис. . доктора техн. наук : / Моск. гидромелиоративный ин-т. М.: 1990. 32 с.

69. Мидлтон, М.Р. Анализ статистических данных с использованием Microsoft® Excel для Office ХР : учебник : пер с англ.; под ред. Г.М.Кобелькова./ М.Р. Мидлтон М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. 296 с.

70. Минько, А.А. Статистический анализ в MS EXCEL : учебник / А.А. Минько. М. : Издательский дом «Вильяме», 2004. 448 с. Москалева В.Л. Водовыпуски малых плотин с гидродинамическим регулированием: дис. .канд. техн. наук. М.: 1992, 220 с.

71. Москалева В.Л. Водовыпуски малых плотин с гидродинамическим регулированием: дис. .канд. техн. наук. М.: 1992, 220 с.

72. Носова М.М., Барнакова Т.С. Сопротивление входных и выходных отверстий в присутствии проходящего потока // Промышленная аэродинамика. 1959. №15. С. 20-37.

73. Овчинников О.Н. Влияние входного профиля скоростей на работу диффузоров // Труды Ленинградского политехнического ин-та. 1955, Вып. 176, С. 45-53.78; Орлов, А.И. Прикладная статистика: учебник / А.И.Орлов. Mi: Издательство «Экзамен»^ 2006. 671 с.

74. Оффенгенден Ю;С. Абсолютная и эквивалентная шероховатость труб из пластических материалов // Вопр. Гидравлики. М., 1969. С. 120-125.

75. Оффенгенден Ю.С. Гидравлический; расчет пластмассовых трубопроводов // Гидротехника и мелиорация. 1972. № 1. G. 24-28.

76. Палиивец М.С. К вопросу определения гидравлических сопротивлений тройников. Снежко B.JL // Естественные и технические науки № 5 (49), 2010. С. 592-599.

77. Плетнев, П.М. Стариков, Е.И. Измерение физических величин. Обработка экспериментальных данных : учеб. пособие / П. М. Плетнев, Е. Ш Стариков. Новосибирск: Сиб. гос. ун-т путей сообщ., 2004. 74 с.

78. Полад-заде П.А. Мелиорация и водное хозяйство. Справочник / Н. Н. Кременецкий и др:.; Под ред. П. А. Полад-заде. М. : Агропромиздат , 1987.463с.

79. Прузнер А.С. Сопротивление тройников при работе на нагнетании //Современные вопросы вентиляции. М., 1941. С. 41-60.

80. Румянцев И.С. Проблемы гидротехнического строительства в России / И.С.Румянцев // Природообустройство. 2008. №1. С.12-17.

81. Слисский С.М. Гидравлические расчеты высоконапорных гидротехнических сооружений. М.: Энергия, 1979.

82. Смыслов В.В. Определение длины начального участка в трубах и каналах при турбулентном режиме течения // Гидравлика и гидротехника, № 35, 1982.

83. Снежко B.JI. Автоматические водовыпуски низконапорных гидроузлов с гидродинамическим регулированием расхода / В.Л.Снежко, Э.С.Беглярова, П.Е.Лысенко // Мелиорация и водное хозяйство. 2004. №6. С.20-22.

84. Снежко B.JI. К вопросу автоматизации напорных водовыпускных сооружений малых гидроузлов // Перспективы науки. №10 (12), 2010. С.54 58.

85. Снежко B.JT., Палиивец М.С. Кинематическая структура потока и гидравлические сопротивления узла «регулируемая задвижка тройник» в напорном водоводе. Природообустройство, №2, 2010. С.54-60.

86. Снежко B.JI. Автоматизация напорных водовыпускных сооружений в гидротехнике при отсутствии датчиков уровня и подвижных элементов. Русский инженер №1 (28). 2011. С. 22-24.

87. Снежко В.Л., Беглярова Э.С. Автоматические регуляторы расхода на низконапорных гидроузлах. Науч.-практич. журнал Вопросы мелиорации. Периодич. Изд-е Депмелиоводхоза. ЦНТИ «Мелиоинформ».№1, 2002. С.20-24

88. Снежко В.Л. Современные способы обработки данных в исследованиях гидравлических сопротивлений турбулентных потоков. Научно-технический вестник Поволжья. №1, 2011.С 179-186.

89. Снежко В.Л. Сущность выборочного метода в гидравлических экспериментах. Казанская наука. Сб. науч. статей. №1,2011, с.44-46.

90. СП 40-102-2000 Проектирование и монтаж трубопроводных систем водоснабжения и канализации из полимерных материалов. Общие требования. Госстрой России. М.: 2001. 36 с.

91. Спиридонов А. А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов / А. А. Спиридонов. М. : Машиностроение , 1981. 184с.

92. Справочник по расчетам гидравлических и вентиляционных систем /Под общ. ред. A.C. Юрьева. Спб.: Мир и семья, 2001. 1154 с.

93. Строительные нормы и правила. Мелиоративные системы и сооружения : СНиП 2.06.03-85 : Утв. Гос. ком. СССР по делам стр-ва 17.12.85 : Взамен СНиП П-52-74 : Срок введ. в действие 01.07.86. Изд. офиц. М. : Госстрой СССР , 1986. 57 с.

94. Талиев В.Н. Расчет местных сопротивлений тройников. М.: 1952.35с.

95. Талиев, В.Н., Татарчук, Г.Т. Сопротивление прямоугольных тройников / В.Н. Талиев, Г.Т. Татарчук // Вопросы отопления и вентиляции. Сборник ЦНИПС. Стройиздат, 1961. С. 78 85.

96. Хамадов И.Б., Мансуров А.Р., Журавлев С.Г. Краткие технические характеристики средств учета и распределения воды для автоматизированных оросительных систем. Ташкент. 1975. 96с.

97. Черникин A.B., Талипов Р.Ф. Об использовании уравнения Кольбрука при гидравлическом расчете трубопроводов по обобщенной формуле. Трубопроводный транспорт. №4 (20), 2010. с. 14-16.

98. Чугаев, P.P. Гидравлика : учебник / Р. Р. Чугаев. М. : Бастет, 2008.671с.

99. Хусни С. И. Совершенствование конструкций регулирующих сооружений на оросительных каналах с применением гидродинамического саморегулирования: дис. .канд. техн. наук. М., 1993. 199 с.

100. Шарп Дж. Дж. Гидравлическое моделирование. М.: Мир, 1981.

101. Швабауэр В. Шероховатость полиэтиленовых труб. Расчет гидравлических потерь давления в трубопроводе из пластмасс / В.Швабауэр, И.Гвоздев, М.Гавриловский // Полимерные трубы. 2006. №1. С. 36 40.

102. Штеренлихт, Д. В. Гидравлика : учебник / Д. В. Штеренлихт. М. : КолосС, 2004. 655с.

103. Яньшин Б.И. Гидродинамические характеристики затворов и элементов трубопроводов. Конфузоры, диффузоры и затворы : учебник / Б.И. Яньшин. -М. : Машиностроение, 1965. 257с.

104. Colebrock F. Turbulent flow in pipes with particular reference to the transition region between the smooth and rough pipe laws // Journal of the Inst. Jf Civil engineers. 1939. N4.P. 14-25

105. Gardel, A. Les pertes de charge dans les branchements en Те des conduits de section circulaire / A. Gardel // Bulletin technique de la Suisse romande. 1970. N. 25. P. 363-391.

106. Kinne E. Der Verlust in 60° Rohrverzweigungen // Mitteilun gen des Hydraulischen Instituts der Technischen Hochschule, München. 1931. Heft 4. S. 90 -105.

107. Janson, L.-E. Plastics pipes for water supply and sewage disposal. / L.-E. Janson. Boras, Borealis, 4th edition, 2003. 353 p.

108. Petermann F. Der Verlust in schiefwinkigen Rohrverzweigungen // Mitteilungen des Hydraulischen Institute des Technischen Hochschule. München, 1929. Heft 3.S. 100- 120.

109. Schlichting, Herrmann. Boundary-layer theory // Herrmann Schlichting, Klaus Gersten; With contributions from Egon Krause a. Herbert Oertel jr.; Transl. by Katherine Mayes. 8. rev. a. enl. ed. Berlin etc. : Springer , Cop. 2000 XXIII, 799 с.

110. Siedschlag H. J. Die Strömung in diffusoren Verschiedener Querschnittsformen //Wiss.Z. Techn. Univ. Dresden. 1963. Bd. 12. N l.S. 85—96.

111. Stock H. W. Compressible turbulent flows in long circular cross-section diffusers of large area ratio//Z. Flugwiss. Weltraumforsch. 1985. Bd. 9. Heft 3. S. 143—155.

112. Squire, H.B. Experiments on conical diffuser / H.B. Squire // Reports and Memoranda. 1950. N 2751. P. 41 60.

113. Vogel С. Untersuchungen über den Verlust in rechtwinkligen Rohiverzweigungen // Mitteilungen des Hydraulischen Institute der Technischen Hochschule. München. 1926. Heft 1, 1928. Heft 2. S. 85 105.

114. Перечень опубликованных работ автора диссертации

115. Бенин Д.М. Влияние формы элементов проточной части на регулирующую способность гидродинамических стабилизаторов расхода / Д. М. Бенин //Перспективы науки. 2010. №11(13). С. 59-63.

116. Бенин Д.М. Увеличение диапазона работы гидродинамических водовыпусков-стабилизаторов расхода. / Д.М. Бенин, B.JI. Снежко // Природообустройство. №2. 2011. С. 28-30.

117. Бенин Д.М. К вопросу определения потерь напора в трубопроводах / Д.М. Бенин, B.JI. Снежко //Перспективы науки. 2011. №11(14). С. 75-70.

118. Бенин Д.М. Один из способов автоматизации напорных водопропускных сооружений / Д.М. Бенин // Научно-технический вестник Поволжья. 2011. №2. С. 49-52.

119. Бенин Д.М. Классификация автоматических стабилизаторов расхода воды / Д. М. Бенин // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук. 2010. №12. С. 38-40.

120. Бенин Д.М. Динамика пропускной способности гидродинамических стабилизаторов расход / Д. М. Бенин //Московское научное обозрение.2010. №4.С. 4-6.

121. Бенин Д.М. Конструктивные особенности гидродинамических стабилизаторов расхода / Д.М. Бенин, B.JT. Снежко II Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов. 2010. Вып.9, С.127-128.

122. Бенин Д.М. Прогноз показателей надежности стальных магистральных водопроводов / Д.М.Бенин, В.Л. Снежко // В сб.матер. междунар. Науч.-техн. конф. Строительная наука 2010. Влад. Гос. ун-т. Владимир, 2010. С.376-378

123. Бенин Д.М. К вопросу обеспечения санитарного расхода малых плотинных гидроузлов / Д.М.Бенин, В.Л. Снежко // В сб.матер. междунар. Науч.-практ. Конф. Строительство-2011. Ростов н/Д: Ростовский гос. строит, ун-т. С. 150-152.

Похожие работы

Строительство
05.23.00