Введение к работе
В условиях сопряжения потоков воды в прямоугольных руслах
расширяющимися или сужающимися участками, часто встречающихся в
практике гидротехнических и дорожных сооружений, возникает задача
плавного сопряжения параметров потока без значительных
* волнообразований и неравномерностей. Для этого необходимо
оптимизировать задачу сопряжения русел. С наименьшими затратами такую оптимизацию можно произвести разработав математическую модель течения потока в таких руслах и определить оптимальные размеры элементов русла и параметров потока математическим моделированием, либо перебором различных вариантов, либо выбором варианта, доставляющего минимум функции волнообразования на поверхности потока. Точность, существующих методов расчета, зачастую не удовлетворяет потребностям практики и ее можно в настоящее время существенно улучшить. Сейчас появились все предпосылки для этого: мощные ПЭВМ; в полной мере разработанный аппарат решения краевых задач с уравнениями математической физики; возникла потребность практики в развитии теории двухмерных потоков и поиске, прежде всего, аналитических решений гидравлических задач.
Дель диссертационной работы - расчет гидравлических параметров с учетом сил трения и уклона дна русла двухмерных стационарных, спокойных потоков для решения задач при проектировании сетевых мелиоративных и дорожных сооружений.
Задачи исследований: 1. Анализ изученности вопроса по решению гидравлических задач
движения двухмерных стационарных, спокойных потоков.
ьИі '.ИГЛЕлА J
< 03 W а«/с/> і
, —~
-
Решение системы дифференциальных уравнений движения двухмерных стационарных, спокойных потоков в плоскости годографа скорости для расчета гидравлических параметров.
-
Разработка алгоритмов и компьютерных программ для решения задач по определению гидравлических параметров двухмерных стационарных, спокойных потоков с учетом сил трения и уклона дна русла.
-
Решение задач по течению плановых спокойных потоков в расширяющемся или сужающемся русле, выполненном в виде прямолинейных боковых стенок, с учетом сил трения потоку;
-
Проверка адекватности математической модели реальному течению потоков сравнением результатов расчета гидравлических параметров с натурными и экспериментальными данными.
Методика исследований основывается на теоретических исследованиях уравнений математической физики по течению спокойных двухмерных в плане потоков воды в открытых руслах с расширяющимися или сужающимися стенками с учетом сил сопротивления потоку со стороны русла. Правильность проделанных математических выкладок доказывается проверкой результатов моделирования в натурных условиях с применением современных измерительных средств и современной вычислительной техники.
На защиту выносятся:
Решение системы уравнений математической физики, описывающей движение двухмерных стационарных, спокойных потоков воды в плоскости годографа скорости;
усовершенствованный метод перехода из плоскости годографа вектора скорости в физическую плоскость течения потока;
- метод расчета гидравлических параметров и компьютерные программы
для решения задачи по расширению спокойных потоков с учетом сил трения;
- алгоритм расчета гидравлических параметров и компьютерные
программы для решения задачи по сужению спокойных потоков с учетом сил
трения.
Научную новизну работы составляют:
Решение системы уравнений математической физики, описывающей движение двухмерных стационарных, спокойных потоков воды в плоскости годографа скорости, для расчета гидравлических параметров потенциального движения;
методика расчета гидравлических параметров двухмерных стационарных, спокойных потоков с учетом сил трения и уклона дна;
алгоритм расчета гидравлических параметров и компьютерные программы для решения задач по сужению и расширению спокойных потоков с учетом сил трения со стороны русла.
Практическая ценность работы заключается в получении метода расчета гидравлических параметров двухмерных стационарных, спокойных потоков с учетом сил трения и уклона дна русла.
Реализация работы: Результаты теоретических исследований были внедрены в практику проектирования открытого водосбросного сооружения на объекте реконструкции пруда на балке «Ягодная» Ольховского района Волгоградской области, что подтверждено актом внедрения.
Апробация работы: Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на международной научно-технической. Конференции в ЮРГТУ (Новочеркасск 21-24нояб. 2000г.), ежегодных научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов ЮРГУЭС (Шахты, 2000-2003 г), научно-технической конференции преподавателей, аспирантов и студентов, посвященной 100-летию М.М. Скиба в НГМА 26 апреля 2002 г., на всероссийской научно-технической, конференции в ЮРГТУ (Новочеркасск, 9-12 окт. 2001г).
б Публикации: Основные результаты исследований изложены в 13 опубликованных научных работах включая монографию.
Структура и объем работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованной литературы и приложений. Общий объем составляет 150 страниц машинописного текста, включая 14 рисунков, 5 таблиц, список литературы из 109 наименований, в.т.ч. 11 иностранных авторов.
