Экспериментальное изучение волн перемещения, образующихся при частичном разрушении плотины
Диссертация
Таким образом, целью настоящей диссертационной работы является экспериментальное исследование движения нестационарных водных потоков в верхнем и нижнем бьефах, образующихся при частичном разрушении модельных водоподпорных сооружений и сопоставительный анализ экспериментальных данных с результатами расчета, полученных с помощью различных методов расчета параметров волн перемещения. Предложен метод… Читать ещё >
Содержание
- 1. Теоретические и экспериментальные исследования волн перемещения анализ литературы и состояния изучения проблемы)
- 2. Экспериментальные установки и методы измерений
- 2. 1. Экспериментальные установки
- 2. 2. Измерительная аппаратура
- 2. 3. Метод определения параметров волн по сигналам волномеров
- 2. 4. Тестовые опыты и случайная погрешность измерений
- 3. Результаты основных опытов
- 3. 1. Схема эксперимента, терминология и обозначения
- 3. 2. Опыты с прораном в виде водослива с тонкой стенкой и боковым поджатием
- 3. 3. Проран в виде водослива с широким порогом и боковым. поджатием
- 3. 4. Проран в виде прорези, достигающей дна канала
- 3. 5. Коэффициент расхода прорана в плотине трапецеидального профиля
- 3. 6. Параметры волн в верхнем бьефе
- 4. Использование полученных экспериментальных данных для анализа некоторых методов расчета
- 4. 1. Базовые теории
- 4. 1. 1. Полное разрушение плотины в канале с ровным горизонтальным дном
- 4. 1. 2. Распад разрыва над уступом дна канала
- 4. 1. 3. Различие случаев полного и частичного разрушения плотины
- 4. 2. Методы расчета волн при частичном разрушении плотины на основе первого приближения теории мелкой воды
- 4. 2. 1. Метод С. А. Христиановича
- 4. 2. 2. Метод
- 4. 2. 3. Метод
- 4. 2. 4. Метод
- 4. 2. 5. Метод
- 4. 2. 6. Иллюстрация влияния потерь энергии
- 4. 2. 7. Сравнение методов 1 и
- 4. 2. 8. Полученные экспериментальные данные о коэффициенте потерь энергии
- 4. 2. 9. Экспериментальная проверка метода С. А. Христиаиовича
- 4. 2. 10. Экспериментальная проверка метода
- 4. 1. Базовые теории
Список литературы
- Учебник спасателя / С. К. Шойгу, С. М. Кудинов и др.- под ред. Ю. J1. Воробьева. — М.: МЧС России, 1997.
- Малик JI. К. Повреждения гидроузлов и их последствия / JI. К. Малик, Н. И. Коронкевич, Е. А. Барабанова // Водные ресурсы. 2001. — Т. 28 № 2. — С. 148−152.
- Христианович С.А. Неустановившееся движение в каналах и реках. В кн.: Некоторые новые вопросы механики сплошной среды. / С. А Христианович., С. Г. Михлин, Б. Б. Девисон. М.-Л.: Из-во АН СССР, 1938. — С. 15−154.
- Васильев О. Ф. О расчете прерывных волн в открытых руслах / О. Ф. Васильев, М. Т. Гладышев // Изв. АН СССР. Мех. жидк. и газа. 1966. — № 6. -С. 184−189.
- Овсянников JI. В. Нелинейные проблемы теории поверхностных и внутренних волн / Л. В. Овсянников, Н. И. Макаренко, В. И. Налимов и др. -Новосибирск: Наука, 1985. 318 с.
- Boussinesq J. V. Theorie de l’intumescence liquide, appelee onde solitaire ou de translation, se propagant dans un canal rectangulaire / J. V. Boussinesq // Comptes Rendus Acad. Sci. Paris. 1871. — V. 72. — P. 755−759. (фр.)
- Boussinesq J. V. Essai sur la theorie des eaux courantes / J. V. Boussinesq // Mtmories presentes par divers savants a l’Acadenie des Sciences, Paris. 1877. -Y. 23. — ser. 2, supplement 24. — P. 1−680. (фр.)
- Ryleigh, Lord On waves / Lord Ryleigh // Phil. Mag. 1876. — V.l. — N5. — P.257−279. (англ.)
- Stokes G. G. Note on the theory of the solitary wave / G. G. Stokes // Phil. Mag. -1891. V. 31. — P. 314−316. (англ.)
- Korteweg D. J. On the change of form of long waves advancing in a rectangular channel, and new type of long stationary waves / D. J. Korteweg, G. de Vries // Phil. Mag. 1895. — V. 39, — N 5. — P. 422−443. (англ.)
- Benjamin Т. B. Internal waves of finite amplitude and permanent form / Т. B. Benjamin // J. Fluid Mech. 1966. — V. 25, — pt. 2. — P. 241−270. (англ.)
- Ono H. J. Algebraic solitary waves in stratified fluids. / H. J. Ono // J. Phis. Soc. Japan. 1975. — V 39. — N4. — P. 1082−1091. (англ.)
- Кадомцев Б. Б. Об устойчивости уединенных волн в слабо диспергирующей среде / Б. Б. Кадомцев, В. И. Петвиашвили // Докл. АН СССР. 1970. — Т. 192, № 4.-С. 753−756.
- Ляпидевский В. Ю. Уравнения мелкой воды с дисперсией. Гиперболическая модель/ В. Ю. Ляпидевский // ПМТФ. 1998.-Т, 39, № 2. — С. 40−46.
- Ляпидевский В. Ю. Математические модели распространения длинных волн в неоднородной жидкости / В. Ю. Ляпидевский, В. М. Тешуков -Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 419 с.
- Colicchio G. Free-surface flow after a dam break: a comparative study / G. Colicchio, A. Colagrossi, M. Greco, M. Landrini // Shiffstechnik (Ship technology research). 2002. — Bd. (V.) 49. — N3. — P. 95−104. (англ.).
- Шеренков И. А. Прикладные плановые задачи гидравлики спокойных потоков / И. А. Шеренков. М.: Энергия, 1978. — 240 с.
- Беликов В. В. Двухслойная математическая модель катастрофических паводков / В. В. Беликов, А. Н. Милитеев // В сб.: Вычислит, технологии. -1992.-Т. 1, № 3. С. 167−174.
- Хакимзянов Г. С. Расчет обтекания острова с использованием адаптивных сеток / Г. С. Хакимзянов, Н. Ю. Шокина // Вычисл. технологии. 2003. — Т. 8, № 2.-С. 102−111.
- Остапенко В. В. Численное моделирование плановых течений, вызванных сходом берегового оползня / В. В. Остапенко // ПМТФ. 1999. — Т. 40, № 4. -С. 109−117.
- Борисова H. М. О численном моделировании процесса распространения прерывных волн по сухому руслу / Н. М. Борисова, В. В. Остапенко // Ж. вычислит, математики и математич. физики. 2006. — Т. 46, № 7. — С. 13 221 344.
- Марчук А. Г. Численное моделирование волн цунами / А. Г. Марчук, Ю. И. Шокин, JI. Б. Чубаров. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1983. — 175 с.
- Шокин Ю. И. Вычислительный эксперимент в проблемах цунами / Ю. И. Шокин, JL Б. Чубаров и др. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1989. — 163 с.
- Прокофьев В. А. Современные численные схемы на базе метода контрольного объема для моделирования бурных потоков и волн прорыва / В. А. Прокофьев // Гидротехн. стр-во. 2002. — № 7. — С. 22−29.
- Франк А. М. Дискретные модели несжимаемой жидкости / А. М. Франк. -М.: Физматлит, 2001. 206 с.
- Ritter A. Die Fortpflanzung der Wasserwellen / A. Ritter // Zeitschrift des Vereines deutscher Ingenieure 1892. — V. 36. — № 33. — P. 947−954. (нем.)
- Dressler R. F. Comparison of theories and experiments for the hydraulic dam-break wave / R. F. Dressier // Intern. Assoc. Sei. Hydrology. 1954. — V. 3. — N38. -P. 319−328. (англ.)
- Bellos С. V. Experimental investigation of two-dimensional dam-break induced flows / С. V. Bellos, J. V. Soulis, J. G. Sakkas // Journal of Hydraulic research. -1992. V. 30. — N1. — P. 47−63. (англ.)
- Гусев А. В. Турбулентный бор в сверхкритическом потоке над неровным дном / А. В. Гусев, В. Ю. Ляпидевский // Изв. РАН. МЖГ. 2005. — № 1. — С. 62−70.
- Архангельский В. А. Расчеты неустановившегося движения в открытых водотоках / В. А. Архангельский. Из-во АН СССР, 1947.
- Стокер Дж. Дж. Волны на воде. Математическая теория и приложения. / Дж. Дж. Стокер. М.: Изд-во иностр. лит., 1959. — 617 с.
- Остапенко В.В. Гиперболические системы законов сохранения и их приложение к теории мелкой воды / В. В. Остапенко. Новосибирск: Изд-во Новосибирского госуд. ун-та, 2004. — 180 с.
- Судобичер В.Г. Движение потока воды по сухому руслу / В. Г. Судобичер, С. М. Шугрин // Изв. Сиб. отд. АН СССР. Сер. тех. наук. 1968. — № 13. -Вып. З.-С. 116−122.
- Атавин А. А. О разрывных течениях в открытых руслах / А. А. Атавин, М. Т. Гладышев, С. М. Шугрин // Динамика сплошной среды. Новосибирск: Ин-т гидродинамики СО АН СССР, 1975. — вып. 22. — С. 37−64.
- Никифоровская В. С. О численных моделях неустановившихся течений в руслах с поймами // В сб.: Динамика сплошной среды. Новосибирск: Ин-т гидродинамики СО АН СССР. — 1978. -, вып. 35.
- Воеводин А. Ф. Численные методы расчета одномерных систем / А. Ф. Воеводин, С. М. Шугрин. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1981.- 208 с.
- Беликов В. В Математическое моделирование сложных участков русел крупных рек / В. В. Беликов, А. А. Зайцев, А. Н. Милитеев // Водн. ресурсы.- 2002. Т. 29, № 6. — С. 698−705.
- Васильев О. Ф., Гидравлика / О. Ф. Васильев, В. М. Лятхер // Сб.: Механика в СССР за 50 лет. Механика жидкости и газа. М.: Наука, 1970. — Т. 2. — С. 709−790.
- А. А. Атавин Численные методы решения одномерных задач гидравлики / А. А. Атавин, О. Ф. Васильев и др. // Водн. ресурсы. 1983. — № 4. — С. 38−47.
- Васильев О.Ф. Математическое моделирование гидравлических и гидрологических процессов в водоемах и водотоках (обзор работ, выполненных в Сибирском отделении Российской академии наук) / О. Ф. Васильев // Водн. ресурсы. 1999. — Т. 26. № 5. — С. 600−611.
- Реклама компьютерных программ по состоянию на конец 2007 г.: http://www.niies.ru/chisl metod. html, http://www.wmo.ch/web/homs/projects/Components/Russian/kl 5302.html.
- Атавин А. А. Гидродинамические процессы в судопропускных сооружениях / А. А. Атавин, О. Ф. Васильев, А. П. Яненко. Новосибирск: Наука, 1993. -100 с.
- Букреев В. И. Экспериментальная проверка газо-гидравлической аналогии на примере задачи о разрушении плотины / В. И. Букреев, А. В. Гусев, А. А. Малышева, И. А. Малышева // Изв. РАН. Мех. жидк. и газа. 2004. № 5. С. 143−152.
- Дулов В. Г. Распад произвольного разрыва в канале со скачком площади сечения / В. Г. Дулов // Вестник ЛГУ. Сб. математики, механики и астрономии. 1958. — № 8. Вып. 2. — С. 109−120.
- Alcrudo F. Exact solutions to the Rieman problem of the shallow water equations with bottom step / F. Alcrudo, F. Benkhaldon // Сотр. and Fluids. 2001. — V. 30. -P. 643−671. (англ.)
- Остапенко В. В. Течения, возникающие при разрушении плотины над уступом дна / В. В Остапенко // ПМТФ. 2003. — Т. 44, № 6. — С. 107−122.
- Букреев В. И. Волны в открытом канале, образующиеся при удалении щита перед неровным дном типа шельфа / В. И. Букреев, А. В. Гусев, В. В Остапенко // Водные ресурсы. 2004. — Т. 31 № 5. — С. 540−545.
- Букреев В. И. Гравитационные волны при распаде разрыва над уступом дна открытого канала / В. И. Букреев, А. В. Гусев // ПМТФ. 2003. — Т. 44, № 4. -С. 64−75.
- Букреев В. И. Распад разрыва свободной поверхности жидкости над уступом дна канала / В. И. Букреев, А. В. Гусев, В. В Остапенко // Изв. РАН. Мех. жидк. и газа. 2003. — № 6. — С. 72−83.
- Остапенко В. В. Течения, возникающие при набегании прерывной волны на ступеньку дна / В. В. Остапенко, А. А. Малышева // ПМТФ. 2006. — Т. 47, № 2. — С. 8−22.
- Борисова Н. М. О распространении прерывных волн по сухому руслу / Н. М. Борисова, А. В. Гусев, В. В. Остапенко // Изв. РАН. Мех. жидк. и газа. -2006.-№ 4.- С. 135−148.
- Малышева А. А. Трансформация прерывной волны на уступе дна канала /
- A. А. Малышева, И. А. Малышева // ПМТФ. 2005. — Т. 46, № 2. — С. 115−121.
- Гусев А. В. Глубина над уступом дна канала после распада разрыва уровня свободной поверхности / А. В. Гусев // ПМТФ. 2004. — Т. 45, № 6. — С. 5357.
- Stansby Р. К. The initial stages of dam-break flow / P. K. Stansby, A. Chegini, T. C. D. Barnes // J. Fluid Mech. 1998. — V. 374. — P. 407−424. (англ.)
- Букреев В. И. Начальная стадия генерации волн при разрушении плотины/
- B. И. Букреев, А. В. Гусев // ДАН. 2005. — Т. 401, № 5. — С. 1−4.
- Букреев В. И. Отражение волны прорыва от вертикальной стенки / В. И. Букреев, А. В Гусев // Труды НГАСУ. Новосибирск, 2000. — Т. З, № 2(9).1. C.47−58.
- Букреев В. И. Заплеск воды на вертикальную стенку при распаде разрыва над уступом / В. И. Букреев // ПМТФ. 2003. — Т. 44, № 1. — С. 71−76.
- Букреев В. И. Волновые процессы в верхней камере двухкамерного судоходного шлюза при внезапном разрушении ворот / В. И. Букреев, А. В. Гусев, В. В. Дегтярев, В. Н. Шаталина // Изв. вузов. Строительство. -2003.-№ 9.-С. 90−94.
- Букреев В. И. Экспериментальное исследование колебаний уровня свободной поверхности воды при разрушении ворот судоходного шлюза / В. И. Букреев, А. В. Гусев, В. Н. Шаталина // Изв. вузов. Строительство. 2004.- № 3. С. 49−53.
- Букреев В. И. Экспериментальное исследование гидродинамических аспектов развития аварийных ситуаций на судоходных шлюзах /В. И. Букреев, В. В. Дегтярев, В. Н. Шаталина и др. // Изв. вузов. Строительство. -2002.-№ 5.-С. 70−75.
- Пановко Я. Г. Основы прикладной теории упругих колебаний /Я. Г. Пановко. М.: Машиностроение, 1967. — 316 с.
- Букреев В. И. Методика экспериментального исследования силового воздействия волн на препятствия / В. И. Букреев, В. В. Дегтярев, А. В. Чеботников // Изв. Вузов. Строительство. 2007. — № 7 — С. 70−75.
- Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П. Г. Киселева. 5-е изд.- М.: Энергия, 1974. 312 с.
- Чугаев Р. Р. Гидравлика: учебник для вузов / Р. Р. Чугаев. 4-е изд., доп. и перераб. — Л.: Энергоиздат. Ленинградское отделение, 1982. — 672 с.
- Справочник по гидравлике / под ред. В. А. Большакова. Киев: Вища школа, 1977.-279 с.
- Букреев В. И. О расходной характеристике в створе плотины после ее разрушения / В. И. Букреев // ПМТФ. 2006. — Т. 47, № 5. — С. 77−88.
- Букреев В. И. О глубине воды в проране при частичном разрушении плотины / В. И. Букреев // Изв. РАН. Мех. жидк. и газа. 2005. — № 5. — С. 115−123.
- Букреев В. И. Коэффициент расхода и потерь энергии при истечении через проран в плотине трапециидального профиля / В. И. Букреев, В. В. Дегтярев, А. В. Чеботников // ПМТФ. 2008. — Т. 49, № 1. — С. 68−74.