Расчёт неразмывающих скоростей водного потока на высоте верхней границы пограничного слоя
Автор: Виноградов Алексей Юрьевич, Кадацкая Мария, Бирман Алексей Ромнович, Виноградова Татьяна, Обязов Виктор, Кацадзе Владимир Аркадьевич, Угрюмов Сергей Алексеевич, Бачериков Иван Викторович, Коваленко Тарас Викторович, Хвалев Сергей, Парфенов Евгений
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 3 т.16, 2019 года.
Бесплатный доступ
Основным критерием устойчивости проектируемого водопропускного инженерного сооружения лесных дорог является условие непревышения допускаемой для принятого крепления русла неразмывающей скорости водного потока. В статье рассматриваются различные способы расчёта неразмывающих скоростей на высоте верхней границы пограничного слоя. Для упрощения ситуации расчёты проводятся для частного случая донных отложений, состоящих из однородных песков средней крупностью 1 мм при постоянной глубине потока 5 м. Рассматриваются ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости с точки зрения их весового вклада в процесс размыва донных отложений. Проведён анализ способов оценки коэффициента гидравлического трения, коэффициента турбулентной вязкости (турбулентного обмена). Проанализированы различные методы расчёта придонных скоростей в турбулентном и ламинарном режимах потока. В результате работы сформулированы следующие выводы: рассмотренные формулы для оценки коэффициентов гидравлического трения, турбулентной вязкости, а также касательного напряжения потока приводят к близким по своим значениям результатам, оценка ламинарной придонной скорости потока по рассмотренным методикам приводит к близким результатам, значение турбулентной составляющей придонной скорости при принятой средней неразмывающей скорости V = 0,5 м/с, полученное различными методами, колеблется в пределах 0,08-0,09 м/с. При этом толщина пограничного слоя уменьшается с увеличением скорости потока и находится ниже высоты выступов шероховатости для рассматриваемого случая уже при средней скорости течения потока 0,15 м/с. При глубине, равной границе пограничного слоя, турбулентная и ламинарная составляющие придонной скорости сравнимы, что объясняется близостью численных значений коэффициентов динамической и турбулентной вязкости на рассматриваемой глубине.
Неразмывающая скорость, ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости, касательное напряжение
Короткий адрес: https://sciup.org/147225675
IDR: 147225675 | DOI: 10.15393/j2.art.2019.4782
Список литературы Расчёт неразмывающих скоростей водного потока на высоте верхней границы пограничного слоя
- Виноградов А. Ю., Кацадзе В. А., Угрюмов С. А., Бирман А. Р., Беленький Ю. И., Кадацкая М. М., Обязов В. А., Виноградова Т. А. Взаимодействие руслового потока с дном в пограничном слое // Все материалы: Энциклопедический справочник. 2019. № 11. С. 88.
- Advances in Water Resources Engineering editors: Chih Ted Yang, Lawrence K. Wang. Springer. 2015. 555 p. DOI: 10.1007/978-3-319-11023-3
- Гришанин К. В. Динамика русловых потоков. Л.: Гидрометеоиздат, 1969. 428 с.
- Свод правил СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84 (п.5.27). М.: ОАО "ЦПП", 2011. 347 с.
- ВТР-П-25-80. Руководство по определению допускаемых неразмывающих скоростей водного потока для различных грунтов при расчёте каналов. М., 1981.
- СО 34.21.204-2005 Рекомендации по прогнозу трансформации русла в нижних бьефах гидроузлов (взамен П95-81ВНИИГ). СПб.: ОАО "ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева", 2006. 104 с.
- Островидов А. М., Кузнецов И. А. Таблицы для проектирования мостов. М.: Автотрансиздат, 1959. 536 с.
- Пособие к СНиП 2.05.03-84 Мосты и трубы по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (ПМП-91). М., 1992. 172 с.
- Пособие по гидравлическим расчётам малых водопропускных сооружений / Под общ. ред. Г. Я. Волченкова. М.: Транспорт, 1992 409 с.
- Справочник по гидротехнике. М.: Государственное издательство литературы по строительству и архитектуре, 1955. 858 с.
- Методические рекомендации по расчёту местного размыва у опор мостов. 2-е изд. М.: Союздорнии, 1988. 39 с.
- СП 32-102-95 Сооружение мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчёта местных размывов. М.: Трансстрой, 1996. 79 с.
- Пуркин В. И., Холин А. С. Проектирование мостовых переходов: Учебное пособие. М.: МАДИ, 2014. 44 с.
- Кадацкая М. М., Виноградов А. Ю., Кацадзе В. А., Беленький Ю. И, Бачериков И. В., Хвалев С. В., Каляшов В. А. Анализ методов расчёта неразмывающей скорости при проектировании водопропускных и водоотводных сооружений лесного хозяйства // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2019. Вып. 227. С. 174-187.
- DOI: 10.21266/2079-4304.2019.227.174-187
- Мамедов А. Ш. Устойчивые сечения подводящих и отводящих русел водозаборных и водосбросных сооружений // Комплексное решение проблем использования водных и земельных ресурсов в регионе ВЕКЦА: Сборник научных трудов / Под ред. В. А. Духовного. Ташкент, 2010. С. 125-137.
- Барышников Н. Б. Динамика русловых процессов: Учебник. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2007. 314 с.
- Барышников Н. Б. Гидромеханический анализ турбулентного руслового потока: Учебное пособие. Л.: Изд-во ЛПИ, 1985. 83 с.
- Триандафилов А. Ф., Ефимова С. Г. Гидравлика и гидравлические машины: Учебное пособие. Сыктывкар: СЛИ, 2012. 212 с.
- Барышников Н. Б., Попов И. В. Динамика русловых потоков и русловые процессы: Учебное пособие. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 454 с.
- Лаптев А. Г., Фарахов Т. М. Математические модели и расчёт гидродинамических характеристик пограничного слоя // Научный журнал КубГАУ. 2012. № 82 (08). С. 1-35.
