автореферат диссертации по строительству, 05.23.07, диссертация на тему:Водовыпуски малых плотин с гидродинамическим регулированием

и"

»ДОВСДОВСИЯСОД ОРДЕНА ТЯ'ДОЗОГО КРАСНОГО ЗШЗНИ НАУЧНО-ИСШЩсШТ£1ЬСК'ЛИ ИНСТИТУТ ГИДР01ЖШШ И МЕЯИСРЛ1Щ И.А.Н.КОСТЯКОВА

(ВНИИСиЗЛ)

На правах руксшкп;

МОСКАЛЁВА ВЕРА ЛЕСЕЩСША '

УД1С 626. 823.54:627.43-62-5:532.559.2

ВОДСВЫЛУСКЙ МАЛЫХ ПЛОТИН С 1ВДРО-ЛИЯАЬОКЕСяКЯ РИУЛКРОВА''- -Ч

05.23.07 - Гидротехническое и мелиоретпзкое отроительстзо

Автореферат диссертации па созскаше ученой степей кзндз'дата технически: наук

/

Москва ~ 1993

Работа выполнена во Всероссийском ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательском институте гидротехники 'и мелиорации им.А.Н.Костикова.

I

•Научны!! руководитель - кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник П.Е.Лысенко.

Официальные оппоненты - доктор технических каук, профессор -И.С.Румянцев; кандидат технических наук Г.АЛепайкии.

Ведущая организация - Союзводароект.

Защита состоится " сР " иМР/о*¥ 1593г. в " 40" часов на заседал:::: специализированного совета К С99.05.02 во Всероссиисгом научно-исследовательском институте гидротехники и мелиорации им.А.Н.Костикова по адресу: 127550, Москва, Б.Академическая, 44, ШИИГиМ.

С диссертацией мояно ознакомится в библиотеке института.

Автореферат разослан "Л » 1993Г.

Отзыв на автореферат, заверенный печатью предприятия, направлять Ученому секретарю специализированного совета.

Ученый секретарь специализированного совата, кандидат технических каук,

старший научный сотрудник С.Ш.Зюбенко

3.

Общая характеристика работы.

Строительство и реконструкция нодохранилищных гидроузлов на аинкых реках сопряжены с возведением большого количества клз-апорных гидротехнических сооружений, в том числе водосбросных одопропускнкх.

При этом водопропускные сооружения являются как правпло ка~ лее дорогостоящими и ответственными. Низкий класс каплтальнос-сооружений малых гидроузлов и небольшое число эксплуатацион-с персонажа затрудняют Применение на Есдовыпусках сложной авто-ики водораспределешш, снабженной большим количеством датчп-и механических преобразователен. Ыекду там, именно автоматя-ия монет дать значительный технико-экономический эффект, так позволяет использовать сток более экономно и обеспечивает нра-ышй технологический ре;хнм работы сооружения, хотя и требует оторых затрат на эксплуатацию.

Задачей диссертационной работы является создание схемы, ме-ов гидравлического расчета и модельное* исследование всдозыпус-стабплизатора нового поколения на основе разработанных в 8-199114?. во ШМИГиМ и ШШ (¡Т.Е.Лысенко, Н.В.Спиридонова) нцппов работа водопропускных сооружений с так называемом "гид-лнаквческнм саморегулирова нием".

Предлагаемый водсэыпуск-стабилизатор является гидроавтоматом ого типа - в нем отсутствуют механические подннжные части, а билпзация подаваемого расхода происходит вследствие вознлкнове-. дополнительных гидравлических потерь при слиянии транзитного ока большой мощности с управляющим "маломощным" потоком. Бо-| высокая надежность такого автомата по сравнению с существую-m обеспечивается отсутствием датчиков и механизмов, а также :таточно низкими требованиями 'к точности первоначальной регулп-1ки. При реконструкции существующих гидроузлов стабилизатор мо-1 быть устроен на месте вышедшего из строя башенного водосброса, i этого требуется только некоторое дооборудование'выходной час-водосброса.

Использование такого водошпуока позволит обеспечить постояч-Ю1 подаваемого в речное русло пике створа плотины сагштарнсго ¡хода. Сооружение отвечает как экономическим, так и экологичес-t требованиям одновременно. Оно работает полностью в автоматизм режиме и позволяет аккумулировать в чаше водохранилища до-[нительный объем вода, так как величина сбросного расхода не за-

висит-от роста уровня верхнего бьефа; в то ке время водность зарегулированного водотока не снижается ниже санитарно необходимо! независимо от действий водопользователей.

В работе получены следующие новые научные результаты.

I) Разработана конструкция и методика гидравлического расч^ та .водовыпуска-стабилизатора. Теоретически получены и экспериме; тально проверены формулы для гидравлического расчета сооружения изменения пропускной способности стабилизатора, гидравлических сопротивлений в камере слияния и на низовом участке, граничной линии тока двух сливающихся потоков.

.2) На основании опытных исследований выбран оптимальный ва> римт конструкции калгеры слияния и еыходного диффузора. Приведены формулы и номограммы для расчета размеров водослива или площади отверстий а стенке управляющей башни для различных вариант! стабилизатора, определены диапазоны работы сооружения.

На защиту выносятся следующие основные положения:

- результаты теоретических и экспериментальных исследовали: позволившие научно обосновать и разработать конструкцию водовыпу ска <- стабилизатора расхода из малого водохранилища в речное русло;

- методика гидравлического расчета сооружения;

- рекомендации по определению параметров сооружения.

Практическая значимость работы состоит в возможности непосредственного применения полученных результатов для гидравлического расчета и конструирования водовыпусков-сгабшшзаторов ц малых плотинах.

Основные результаты научной работы опубликованы в научно-технических отчетах отдела Гидротехнического строительства Всероссийского научно-исследовательского института Гидротехники 'и' мелиорации (ВНИИГиМ) ш.А.Н.Костякова за 1990-1992г.г. по теме: "Разработка новых принципов компоновки и конструирования водопропускных сооружений оросительных систем", направлены в Мин-сельхоз России и Управление эксплуатации Чебоксарского водохранилищ, использоганы в учебно-исследовательской работе со сту-, дентами старших курсов МШИ, докладывались на нгучко-техническо конференции МШИ в 1993г, опубликованы в двух статьях.

Диссертация состоит из вводения п четырех глав, объем ра-ты составляет 187 страниц машинописного текста, в том числе -х рисунков и 9 таблиц, список литературы насчитывает 95 напда-вании, текст дополняют приложения.

Основное содержание работы.

В первой главе дан краткий обзор современных средств автомз-зации водовыпускных сооружений ннзкокапорных гидроузлов.

Во всех существующих гидроавтоматах основной принцип работы клкчается в использовании энергии потока в чистом виде и свойств дяного потока при движении. При этой поток формируется одним

следующих способов: изменяется сжатие потока при истечении -под затвора или щита, используется инверсия или деформация лающей струи, инерционные свойства потока. В зависимости от спо~ ба формирования струп потока автоматические водовыпуски делят: на три подгруппы (см.рис.1).

Автоматические водовыпуски, использующие гидравлические свойства струй потока

У

Неподвижные устройства, использующие гидравлические сопротивлешш

X

У с тройе тва,и сп оль-зующие гидравлические сопротивления с помощью подвижных элементов

з стройства,использующие гидравлические свойства струй истечения потока

Рис.1 Классификация струйных гидроавтоматов.

Анализ работ по существующим гидроавтоматам, применяемым в щротехнической практике, позволяет придти к выводам:.

1. В настоящее время гидроавтоматические регуляторы работа; на основе естественного (нерегулируемого) изменгшя степени атия при истечении из-под затворов, щитов или друггх устройств, зи этом гидравлические сопротивления, понимаемые в г 1дравлике'

¡к невосполните потери энергии, не возникают.

2. Систематизация результатов натурных обследога;показы-)ет на определенные сложности баллансировки и наладки ^ододейст-тощих затворов, кроме того, наличие механических подви:.-гых час-

тёй у других видов гидроавтоматов часто приводит к усложнению эксплуатации и сокращению срока службы сооружений.

3. В ряде отраслей (гидропневмоавтоматика, водоснабжение) имеется достаточный ошт управления одним потоком малой мощноси другого, более мощного потока и есть обширная база теоретически: и экспериментальных исследований по соединяющимся потоки.

На основании вышеизложенного предлагается разработать гидр< автомат, в котором перекрытие части водопропускного сооружения или снахне затвором заменяется качественно иным - регулируемыми потерши напора, величина подаваемого расхода изменяется по определенному закону в зависимости от уровней бьефов,а сигналом дай*начала регулирования является отметка уровня вода в водохранилище, однозначно связанная с транзитным расходом через гидравлические параметры бьефов,

Вторая глава посвящена разработке теоретических основ, принципа действия'и конструкции водовыпусков-стабилизаторов.

В общем случае стабилизатор состоят из напорной трубы, оборудованной регулирующей башней и имеющей расширяющийся выходной участок. Сооружение автоматически включается в работу при превышении уровнем верхнего бьефа расчетного, при этом управляющий расход поступает в камеру слияния через водослив (рис.2) или отверстия в стенке управляющей башни (рис.3). Низкое положение пьезометрической линии в сечении перед диффузором, где скорости максимальны,позволяет подавать расход управления самотеком.

Рассмотрение гидравлики системы стабилизации, приведенной на рис.4, состоящей из объекта стабилизации - закрытого еодопро-цускного сооружения; регулирующего органа - управляющего потока воды и обратной связи - водопроводящей башни и камеры- слияния, потоков, позволило вывести основные расчетные зависимости динамики коэффициента расхода стабилизатора.

Составлено уравнение Бернулли для транзитного потока между входным и сжатым сечением и для управляющего потока - мевду сечением передней кромки регулирующей башни и сжатым сечением к составлен баланс энергии системы относительно нижнего бьефа, ко рый будет расходоваться на потери энергии при движении транзитного потока лЕц , потери при движении управляющего потока л£у и потери основного потока на подъем управляющего ^ на величину а ^ _ пег ,,

Рис. 2. Водов.чпуск-стабилязатср с управляющим водосливом: I - транзитный водоврд; 2 - упрявлянцая бапкя; 3 - диффузор; 4 - управляющий гояослив; 5 - камера ели~тая; 6 - горизонт поли в каморе слияния

2.

Рис. 3. Водовнпуск-стабплизптор с отверстиями в стенке упровляющоЭ бзшгга: I - траязгтшЭ водовод; 2 - бешня; 3 - диффузор; 4 - отверстия; 5 - камера слияния;

6 - горл?опт волн в кгтерв слияния

£/36

Рис. 4. Схейа к гидравлическому расчету стабилизатора

. -Совместное решете получившихся уравнений позволяет выяснить связь между переменными величинами: транзитным расходом , отношением управляющего расхода к транзитному - т и

разняцой мегзду горизонтом воды в башне и нижним бьефом лН.

Коэффициент расхода транзитного потока, вычисленный по сжатому сечению, будет иметь вид:

' _ __ •/__

^тс У Уте + Ч

где- ^тс- коэффициент сопротивления транзитного водовода'до камеры слияния;

коэффициент сопротивления транзитного потока на проход в камере;

лоС - разница между коэффициентами Кориолиса транзитного и управляющего потока в сжатом сечении; ' ¡?н - коэффициент сопротивления визового участка

здесь ^ - коэффициент сопротивления диффузора; о^ - коэффициент Корполиса в выходном сечении; сол и СО} - площадь сжатого и выходного сечения.

При отсутствии подачи управляющего расхода т=0, }>ос=£

выражение у^гс превращается в коэффициент расхода напорного

водовода с диффузором на концевом участке: _ У

У утс ч- + ос г' '

Следует.отметить, что ы.г =1,2...1,3 на выходе из хорошего диффузора у которого - 0,44...0,67. Коэффициент расхода, вычисленный по сжатому сечению будет равен 0,9...1,52. Если принять типичный простейщий водовыпуск постоянного сечения ¿ц/ги,=1,0 с затопленным выходом, где обычно сСг =1,05-5-1,08, его коэффициент расхода по с,"атому сечению будет равен 0,8т0,96.

Таким образом пропускная способность водовыпуска предложенной конструкции почти в два раза больше, чем пропускная способность простой напорной трубы.

. Анализировать динамику коэффициента расхода стабилизатора удобно по относительному коэффициенту расхода транзитного пото-кз • .. _ i ■ ...... ■' ■' — - ■■

.У Г ?те .* & * т^т+гкя*.?^* ~ $пс '

приведенному на рис.5. При этом коэффициент сопротивления тран-

пг

о л/ о.г оз &5.

Относительный коэффициент расхода стабилизатора

/

эитного водовода был принят ^ =0.2,низовая часть рассматривалась в воде трубы постоянного сечения =1.0, внезапного расширения ^и =0.5, и идеального диффузора Основ-

ную роль в стабилизации играют гидравлические сопротивления, возникающие при ошяши транзитного потока с управляющим. В системах отопления, водоснабжения, вентиляции широко применяются соединения из трех напорных труб - тройники, сопротивления йоторых зависят от тех :.-:е факторов, что и в камере слияния: от угла подвода ^ , соотношения площадей бокового подвода и транзита , соотношения сливающихся расходов Ш . Рассмотрение камеры слияния как вытяглюго тройника с углами ©¿=90°, 120° и 135° при =1 позволило воспользоваться при расчете р' имеющимися в литературе зависимостями для .

Так, например, при угле оС =£0° выражение относительного

коэффициента расхода имело вид: I \-ffe.

/ / ' . ^ 85 т - 0.55гпг т ((2,+т) ?ц + (¿>т)лоС))

' ■ /> =( ' + Утс * Л /

Теоретический диапазон стабилизации по верхнему бьефу определяется выравниванием горизонта води в водохранилище и камере слияния. Аналогично, выравнивание нижнего бьефа с .уровнем в башне даст диапазон по нижнему бьефу. 06$ диапазона могут

быть получены из уравнения: „ , \

+УнХ1+гп)*-Гит)-&аС + ж2- Ешс)

И ' (¥пс *• ¥нХ1 * г»)2- +• И*т)-т■ доС + !Гтс '

где р,5с- коэффициент сопротивянния управляющего потока на проход из багаш, берется по зависимостям для вытяжных тройников;

• - коэффициент сопротивления в управляющей баше, пересчитанный по с;,:атому сечению, 0.2.

Аналитическая картина слияния потоков в камере стабилизатора была получена метода?,«1 теоретической гидромеханики при рассмотрении плоского потенциального движения жидкости до и после бокового подвода. В основу положено решение А.Я.Миловича о построении линии тока в случае двух соединяющихся каналов с кромками подвода в виде двух источников разных знаков и равной мощности. Коэффициент сжатия транзитного потока управляющим приведен на рис.7.

Экспериментальная установка и методика проведения опытов приведены в третьей главе.

Длк'проверки расчетных зависимостей, выяснения картины те-

£ <о

0.6

0-2

«/ яг аз а4 о.? Рпс. 6. Относлтелт.нкЗ козЭДи-хяент расхода при регулировании по бьофем

К

N

к I4- — —

ч

о..г

т.

Рис.

- <*=ССГ

- <* = 1^0°

оч о.а /.о

ко^т ' г' тнонт си етггн

о

1.С

- и = 135°пл^гч=0.8 = 0.8

- оС^ 135

ч ¡уурыъу&еяии

т

Рис. 9. Коаф-Гллдент сопротивления, на прямоЗ проход

Ы. =1~Л0° Т* =5°

чения потоков и величин местных сопротивлёний при различных конструкциях стабилизатора, выбора оптимального варианта камеры слияния и определения диапазона работы сооружения в лаборатории Гидросиловых установок МС.1И в 1991-92гг. автором был проведен •классический (полный факторный) эксперимент, состоящий из 900 опь тов. Переменные факторы Сфиксировались на определен-ных-уровнях, в то время как напор на сооружение И принимал дискретные значения в области своего существования С от Мл/л

до Утех)

Максимальное положение верхнего бьефа ограничивалось bucotoí стенок лотка, затоплением камеры слияния и безотрывностью протекания потока в диффузоре. Минимальное положение верхнего бьефа ограничивалось поддержанием слоя перелива над кромкой управляющего водослива и недопущением водоворотной воронки перед входом в .транзитную трубу водовыпуска. 1

' Варианты модели стабилизатора, помещаемые в пазы гидравлического лотка приведены на рис.8.

Основной элемент стабилизатора - камера слияния - моделпро-.валась мевду четырьмя плоскими листами органического стекла. В зависимости от исследуемого угла слияния потоков мевду ними вста* лялись различные конструкции, состояние из верхнего водослива со скошенной под углом 90°, 120°, 135° низовой гранью и задней направляющей стенки. Площадь подвода управляющего потока (площадь бокового рукава тройника) измерялась нормально к наклонной грани направляющей стенки, изменение ее осуществлялось перемещением за;г ней направляющей стенки и одновременным закрытием части отверстия в верхней грани напорной трубы.,

ДифТузор выполнялся прямоугольным с углом расширения в плане 6° и подвижной верхней стенкой, с помощью которой угол расигар? ния в вертикальной плоскости изменялся от 0° до 5°.

При работе модели стабилизатора измерялись давление- и скорос ти течения воды по всей трассе водовода. Для измерения давления использовалось тридцать два пьезометра, выведенные на три отдельных щита, скорости течения воды замерялись трубкой Пито в двух створах - камере слияния и выходном сечении диффузора.

Картина течения в камере слияния и положение границы раздела транзитного и управляющего потоков определялись фотосъемкой.

Поскольку исследовалось течение аидкостда в напорном водоводе, когда объемные силы тяхести отсутствуют, критериальное уравне

бО.

/о

^ , ! 3' 1 -"1 ■— " -с

Т? / I

' л» // 5!" ^

300 зоа // ¿'О

Рис. В. Кснструх'С!" модели стзбзстзстора:

I - транзитный водовод; 2 - входной участок; 3 - камера слияни.т; 4 - водослив; 5 - пзпорнгл стенка; '6 - боковой подзол; 7 - грань еодосдхвй; 8 - да Х-узор; 9 - боковая стенка; 10 - отводки* уценок; II - стенки

ние не содержало числа Фруда, а при установившемся пдтоке вып: также критерий Струхаля. Работа модели находилась в автомодел: ной зоне квадратичной области сопротивления, причем R.& =109 было больше Це пр =12000, следовательно, полученные опытные данные могут быть перенесены на натурное сооружение при масшт; бе моделирования 1:12,5, который диктовался равенством коэффИ' циентз гидравлического трения натурного и модельного сооружен] ^н ' Ji и при изготовлении их из бетона и органического сте: ла соответственно.

Исследования и расчет водовыпусков-стабилизаторов привел

в четгертой главе.

IIa модели была изучена работа четырех различных конструю стабилизатора, базировавшихся на основе предложенных ранее ко: рукции иодовыпуска.' Стабилизаторы отличались друг от друга, уг> лом подвода управляющего потока С90°, 120°, 135°), степенью р; □прения дафюузора (1,5 и 2,25) и площадью бокового подвода (0,2+1,0)^ гпнлмальное значспш равно 0.4.

Пропускная способность систеш оценивалась коэффициентом расхода транзитного потока ju'. Как видно из рис.5 опытные точки ложатся в расчетный диапазон, а подача'' управляющего рас: да значительно снижает пропускную способность стабилизатора з; счет добавочного сопротивления, возникающего при слиянии двух потоков. На рис.6 приведены кривые относительного коэффициент; расхода для двух возможных случаев: расчетно'го, когда управля: щий расход поступает в нижний бьеф вместе с транзитным (стаби. зация по верхнему бьефу) и регулирования с циркуляцией управ® щего расхода, забираемого из нижнего бьефа.

По показаниям пьезометров до и после камеры слияния вычи лялся коэффициент местного сопротивления на прямой проход Опытные точки лежали выше теоретических кривых, взятых из спр. ной литературы по еытяжнш тройникам. Это объясняется тем, чт< в опытах давление после камеры слияния измерялось намного бли: чем необходимая длина участка стабилизации, составляющая 60.. диаметров трубопровода. Пересчет опытных данных с учетом с^ор> ного понижения дэвления производился по формуле:

где - коэффициент местного сопротивления в камере, : численный по опытным данным.

На рис.9 видно,- что пересчитанные значешш 1С,1С с учетом дли-ы участка стабилизации достаточно близки со справочными по вы-яжным тройникам, следовательно, предположение о течении жидкое- | и в камере слияния как в вытяжном тройнике допустимо. I

Граница раздела двух потоков, полученная фотосъемкой, поз-олила определить коэффициент сжатия для каждого конкретного лучая. Сжатие транзитного потока управляющим наростало весьма ыстро с ростом <1 , особенно при Естречных углах подвода. Допол-ительная работа транзитного потока, необходимая для поворота управляющего в общем направлении течения приводит к тому, что транзит-ый поток сжимается эффективнее, чем это следует из постоянства корости и теоретическая кривая лежит яено выше опытной (рис.7). •

Выравнивание уровня воды в верхнем бьефе и управляющей баше происходило при малых площадях бокового подвода и величине т. > 0,3. Сравнение опытных данных с расчетными показывает, что ледует учитывать разницу распределения скоростей в скатом сече-ии, иначе диапазон стабилизации снижается. В целом затопления правляющей башни'можно ожидать не раньше, чем при т ^ 0,5 для

Подача управляющего расхода однозначно связана с глубиной ода в водохранилище. Для различных конструкций стабилизаторов ыл произведен расчет требуемого приращения напоров в зоне ста-илизации по уравненгт-

В интервале п & [0,3; 0,53 диапазон стабилизации по апорам у исследованных конструкций будет ^ 1,15. В целом ,оля управляющего расхода составляет от 20% до 30% от первойа-ального при возрастании напора от 1,7 до 2,10 раз. Полученные ависимости могут такие задавать закон изменения управляющего асхода с ростом верхнего бьефа и апроксимироваться функциями

Первая представляет- собой, закон изменегля расхода, пода-аемого через водослив, параметры которого вводят в коэффициент вторая зависимость - это формула истечекля через отверстия, собенности которых характеризует коэффицие гл Таким образом одачу управляющего расхода з камеру слиянчч можно производить :епосредсгвенно из верхнего бьефа двумя с!/-собами: переливом :ерез водослив или чороз ряд отворстий в ( генкэ управляющей баш-

ида

ни. Рьбота самого сооружения при этом не будет зависеть от способа подачи расхода е башню, т.к. отверстие е стенке транзитног водовода затапливается уже при минимальном горизонте верхнего бьефа и с дальнейшим ростом УВБ гарантированно будет работать в.-напорном режиме.

.Определение геометрических размеров водослива производилос по формуле JI^JJcCQ

где А-г - коэффициент зависящий от конструкции стабилизатора; со - площадь оечения, к которому приведен коэффициент расхода m g - коэффициент расхода водослива;

- ширина еодосливного фронта. • " Для рассмотренных конструкций требуемую подачу расхода уп-равленпя можно обеспечить прямоугольным водосливом в стенке ущ ляющей башни.

Подбор площади и высоты расположения каждого ряда отверсти осуществляется по. формуле:

л, - /¿о ■ *W = '¿о* '

■ где &2 - коэффициент, обеспечивающий достаточное совпадение ci билизирующего расхода расходу отверстий, расположенных на одной высоте.

Высота расположения серии отверстий определяется по кривой

требуемого приращения напоров'в зоне стабилизации:

J ,

где 'hCrâ: ~ высота расположения - того 'ряда отверстий над горизонтом Mo ;

П -. число рядов отверстий. В диссертации приведены примеры расчета стабилизаторов toi и другой конструкций и изложена методика гидравлического расчет

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

По результатом диссертационной работы можно сделать следующие основные еывсны.

I. Существующее регуляторы расхода на гидротехнических сооружениях работают э основном по гидромеханическое принципу и их действие основано па использовании обратимых гидравлических потерь, возникающих 1.ри сжатии транзитного потока затворами, к< робчатыми щитами или другими подобными устройствами. Как правило подобные регуляторы требуют точной балансировки и сложны в

¡ксплуатавди из-за наличия подвижных мехшшческих частей и дат-

1ИКОН .

2. Предложенный гидродинамический стабилизатор способен подавать гарантированный санитарный расход в нижний бьеф малого "идроузла в автоматическом режиме и производить регулирование

5а счет дополнительных (необратимых) потерь напора при слиянии оправляющего потока с транзитным. Сооружение не содер;кит механл-юских подвижных частей и различных датчиков, так как управляющим сигналом является непосредственно горизонт вода в водохранилище.

3. Устройство расширяющегося выходного участка позволяет не только значительно увеличить пропускную способность сжатого сече-щя водовыпуска (по аналогии с отсасывающими труба ми гидротурбин) но и делает возможным подвод расхода управления самотеком

зо стороны любого бьефа.

4. Совместное решение уравнсшш Бернулли и баланса энергии потока воды позволило получить основные зависимости для гидран-нического расчета стабилизатора: связь коэффициента расхода и коэффициента сжатия с величиной расходов сливающихся потоков, диапазоны стабилизации, влияние на стабилизацию угла и площади бокового подвода и углов дифедузорности. Подача управляющего расхода 15-&0% от общего снижает пропускную способность системы

на 50^, при этом лучший эффект достигается при встречном подводе потока управления (90° и более) и большой площади бокового отвода .

5. Развитая теория и предложенные на ее основании расчетные методы позволяют произвести гидравлический расчет любых конструкций гидродинамических стабилизаторов (и вообще регуляторов), основанных на использовании эффекта сгаяния двух потоков (эффекта вытяжного тройника). Реальные продолы приемлемости сооружения ограничены величиной вакуума в сжаюм сечении, допустимой по кавитации, и технически приемлемым заглублением сжатого сечения под уровень нижнего бьефа.

6. Разработанные автором в лаборатории Ггдроспловых установок ММИ варианты модели стабилизатора позволили решить широкий круг гидравлических задач. С их помощью удалось экспериментально подтвердить полученные теоретические :овисимости, выбрать оптимальные варианты камеры слияния и выходного участка, изучить картину слиянгя потоков и динамику местных сопротивлений при стабилизации.

.Экспериментальные данныа подтвердили правильность предположения о работе камеры' слияния как вытяжного тройника. При этом, как и следовало ожидать, оптимальными являются камеры с углами 90°, 120° и 135° при отношении площадей 0,8-5-1,0.

Коэффициент расхода транзитного потока спинался на 50*54$, наибольшее ойИЕешш соответствует трехстороннему диф;узору. Коэффициент сяатия транзитного потока управляющим имел значения до 0,4-0,45 и оказался ниже полученного ранее путем конформных преебсазованлп области течения на вспомсгательную полуплоскость, это связано с дополнительной работой транзитного потока, необхол мой для поворота управляющего е общем направлении течения.

7. На основании полученной динамики коэффициента расхода всдоныпуска - стабилизатора получена сеязь между горизонтом еоды в верхнем бьефе и .требуемой дал стабилизации подачей управляющей расхода для четырех гариантов конструкции стабилизатора. Зависимости' хорошо аппроксимируются функциями со степенью 3/2 и 1/2.

L'a основании отого предлагается использование двух конструкций .управляющей башни - с водосливом или несколькими рядами отверстий. Гребень водослива и первый ряд отверстий совпадают по высоте с минимальным горизонтом вода в водохранилище, что обеспег вает автоматическую подачу управляющего расхода пш росте УВБ.

8. В работе приведены порядок, формулы и примеры расчета 'указанных выше конструкций водоЕЫпуска стабилизатора, при этом по желанию управляющая башня может быть оборудована как водосливом, так и серией отверстий в стенке.

Публикадай по теме диссертации:

Москалева B.JI. Коэффициент расхода гидродинамического стабилизатора. - М. : Труды Гидропроекта. - Вид. 159, 1993 ( в печати).

Москалем'

Ъ.Л. Опытное исследование местных сопротивлений гидродинамического стабилизатора. - М.: Труды Гидропроекта. ' - ВцпЛ.59, 1993 ( в печати).