Устройство для моделирования неустановившихся открытых потоков

 

Союз Советск ни

Соцнапнстичвсинз

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц890095 (Sl ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 20- 12. 79 (21) 2858898/29-1 5 (51)М. Кл.

G 01 M 10/00

Е 02 В 1/02 с присоединением заявки М (23)ПриорнтетГавуаарствсав11 квинтет

СССР аа дваи юобретеик1 и открытки

Опубликовано 1 . 12. 81. Бюллетень №46 (53)УДК 626.01

{088.8) Дата опубликования описания 18. 12.81 (72) Авторы изобретения

А.А. Дорфман и В.М. Кузнецов (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

НЕУСТАНОВИВШИХСЯ ОТКРЫТЪ|Х ПОТОКОВ

Изобретение относится к лабораторному гидротехническому оборудованию, а именно к устройствам для моделирования неустановившихся открытых потоков, образующихся, например, при. разрушении плотины.

Известно устройство для модепиро" вания неустановившегося потока, включающее емкость с лотком и расположенный между ними затвор (1 1.

Наиболее близким к изобретению тех„!О ническим решением является устройство для моделирования неустановившихся открытых потоков, включающее напорную емкость и лоток. В этих устройствах

15 поток образуется при открытии затвора, разделяющего напорную емкость и лоток, между которыми создан перепад высот . жидкости. Высота профиля моделируемого подобными устройствами потока получается приблизительно равной разности уровней свободных поверхностей в напорной емкости и в лотке, а длина его зависит от объема напорной емкости;

2 его передний фронт формируется эатво" ром (2).

К недостаткам известных устройств относится невозможность получения в лабораторных условиях длинных волн, к которым относится неустановившийся поток (т.е. таких волн, в которых дли-. на профиля многократно (более чем в

500 раз) превышает высоту. Это обусловлено тем, что высота моделируемого потока получается зависимой от разности уровней свободных поверхностей в напорной емкости и в лотке, что не позволяет увеличивать объем напор" ной емкости, необходимый для получения длинных волн, за счет увеличения ее высоты и приводит к увеличению длины и ширины напорной емкости. Эти недостатки сужают функциональные возможности устройства.

Целью изобретения является расширение его функциональных воэможностей путем устранения указанных недостат-. ков.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено формирующей емкостью, соединенной в .верхней части с лотком, а в нижней части посредством трубопровода с затвором с напорной емкостью, причем последняя установлена выше лотка, . На фиг. 1 показано устройство для моделирования, общий вид; на фиг. 2— график основных зависимостей, которые показывают изменение высоты эпюры водяного вала во времени.

Устройство включает напорную емкость 1, напорный трубопровод 2, затвор 3, емкость 4 с проемом 5, лоток 6 с бортами, механизм 7 управления затворам 3„ трубопровод 8 с клапаном 9, сливную =мкость 10 и трубопровод 11

12.

Напорная емкость 1 устанавпена Bhf ше лотка 6 и сОединена с ним напор ным трубопроводом 2 и формирующей емкостью 4. На напорном трубопроводе

2 установлен 3 ITBop 3, который снабжен программна-управляющим механизмам 7. фаомирующая емкость 4 сообщается с латкам 6 через проем 5, который Bf.fflo(1>(ен в верхней части стенки формирующей емкости 4, Пад противоположным проему 5 концам лотка размещена сливная. емкаст>- 10, которая ! соединена с напорной емкостью 1 посредствам трубопровода 11 с. насосом

12. Груба((равад 8 с клапанам 9 соеди няеf емкое(ь . н crlf»>fyf(> смкасть 10.

I .> (.. Г1>ай:,". 1 вО р або т ает с.(1 . Дующ(1м Об разам.

Г!о сигналу механизма 7 праграммна(О УРГ>авлеifl л затвОр 3 начинает От на (>Орной f (êoñ ти 1 па напорному трубопроводу 2 поступает в формирующую емкость 4 (л за палняеT ре, При достижении водой в фармиру(сще:". «и .асти 4 проема 5 происх(рит (f.: (; (е(. е вад>1 в ((атак, а велич(лна o i:p;..т((я за i Iop;; 1 достигает значе IM» заданного механизмам 7 программного управленля, Головная часть зпюры патока формлруется за время ат начала истечения воды в лоток да момента достижения им наибольшей высоTble Хвостовая ча(ть з IIDpbf в зависимости от задан((ай длины волны, образованной потоком, формируется за счет падения уров>ля воды в напорной ем" кости, а также по сигналу механизма программного управления на закрытие затвора. Трубопровод 8 с клапаном 9

0095 Д служит для опорожнения формируемой емкости 4 перед повторным пуском устройства. Для перекачивания воды иэ сливной емкости l0 в напорную служит

В трубопровод 11 с насосом 12.

Основные зависимости между объемом напорной емкости,объемом формирующей емкости, величиной проема и высотой расположения напорной емкости О над лотком определяются из дифференциального уравнения, описывающего работу устройства, dH úiz S, à — 2Р.

2 Ц вЂ” д(д Ь

S2 — 2g. Н

Sz где уровень жидкости в напорной емкости, 20 отсчитываемой ат дна формирующей емкости;

S< - площадь расходного отверстия затвора, м

2.

S.t - площадь свободной поверхности в напорной емкости, м

5< - площадь свободной поверхности в формируемой емкости, м

b4

О 09л †Ê)-коэффициент расхода;

6 - высота поднятия штока затвора 3, м;

0 - диаметр напорного тру35 баправада, м; время, с;

g=9 81 (л/с — ускорение свободного падения

Н = h - h - высота моделируемого .1А потока при прорыве плотины, м; высота стенки формил руюц(ей емкости, имею" щей проем, м; (3 h - уровень жидкости в формирующей емкости относительно ее дна,м.

На фиг. 2 изображен график, показывающий зависимость высоты эпюры

Ы волны Н (ось координат) ат времени

i (ось абсциссд, исчисляемого от на( чала истечения воды на лоток через проем 5 при различных значениях высоты поднятия штока затвора 3.

$s На фиг. 2 обозначено: 13 - кривая,, построенная на основании экспериментальна полученных данных для высоты поднятия штока, равной 0,1 м; 14

890095

Ь

Формула изобретения

4аа

Й г.2

Составитель B. Казаков

Редактор С. Запесочный Техред Т. Маточка

Корректор Г. Решетник

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 10952/64

1, Филиал ППП ""атент, г, Ужг":ð;î-,ä ., <, Пооектн;-я„ то же, для высоты поднятия штока, равной 0,05 м; 15 — кривая, построенная .на основании численного решения приведенного дифференциального уравнения, описывающего работу устройства для высоты поднятия штока, равной

0,1 м; 16 - то же, для высоты поднятия штока, равной 0,05 м.

Изобретение позволяет получить волну заданной длины и высоты с большим их соотношением (более 1:500) при проведении маломасштабных экспериментов в лабораторных условиях, что достигается за счет исключения влияния уровня жидкости в напорной емкости на высоту волны, образуемой неустановившимся потоком при прорыве плотины.

Устройство для моделирования неустановившихся открытых потоков, включающее напорную емкость и лоток, S о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства, оно снабжено -формирующей емкостью, соединенной в верхней части с лотком, а в нижней части посредством трубопровода с затвором с напорной емкостью, причем последняя установлена выше лотка.

Источники информации, !

5 принятые во внимание лри экспертизе . 1. Авторское свидетельство СССР и 334501, кл. G 01 М 10/1О, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

N б34142, кл. 6 01 M 10/00, 1977.