Збірник наукових праць «Дороги і мости»
ISSN 2524-0994 (Print)
ISSN 2786-488X (Online)
EN UA

Аналіз спряження б'єфів гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб в умовах плоскої завдачі

Опубліковано:
Номер: Випуск 27(2023)
Розділ: Гідротехнічне будівництво, водна інженерія та водні технології
DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2023.27.228
Cторінковий інтервал статті: 228–244
Ключові слова: автомобільна дорога, гідравлічний стрибок, дорожна водопропускна труба, гідротехнічна споруда
Як цитувати статтю: Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз спряження б'єфів гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб в умовах плоскої завдачі. Дороги і мости. Київ, 2023. Вип. 27. С. 228–244.
Як цитувати статтю (references): Artur Onyshchenko, Mykola Harkusha, Mykola Klymenko. Analysis of the coupling of reach of hydrotechnical structures of transport construction from culverts in the conditions of a flat building. Dorogi і mosti [Roads and bridges]. Kyiv, 2023. Iss. 27. P. 228–244 [in Ukrainian].

Автори

Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-5388-0561
Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-7967-5881
Національний транспортний університет (НТУ), м. Київ, Україна
https://orcid.org/0000-0002-1040-4530

Анотація

Вступ. Гідротехнічні споруди транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб використовуються для пропускання води під проїзними частинами та іншими спорудами. Деякі особливості місцевості вимагають будівництво дорожньої водопропускної труби з крутим ухилом, що збільшує швидкість води та створює потік високої енергії на виході дорожньої водопропускної труби. Ця високоенергетична вода може розмивати природне русло. Найбільш ефективним способом гасіння надмірної кінетичної енергії водного потоку є гасіння за допомогою гідравлічного стрибка.

Проблематика. Із літературного аналізу встановлено, що дорожні водопропускні труби  перебувають у складних умовах експлуатації, що призводить до їх передчасного руйнування.

Мета. Полягає в аналіз спряження б’єфів гідротехнічних споруд транспортного будівництва з дорожніх водопропускних труб в умовах плоскої завдачі.

Результати. Проведено аналіз особливості спряження б’єфів для дорожніх водопропускних труб в умовах плоскої завдачі, визначено вплив ряду факторів на довжину гідравлічного стрибка та наведено методологічний підхід до вирішення завдань спряження б’єфів.

Висновки. Найбільш ефективним способом гасіння надмірної кінетичної енергії водного потоку є гасіння за допомогою гідравлічного стрибка. Однак практично досліджено питання, пов’язані з кінематикою потоку на ділянці утворення гідравлічного стрибка та питання його стійкості, погано вивчено керуючий вплив на потік у зоні розтікання конструктивних елементів гасників активного типу для відносно широких та відносно вузьких русел. Виконаний аналіз сучасного стану проблеми дозволяє зробити висновок про недосконалість існуючих методик розрахунку спряження б’єфів та необхідність удосконалення існуючих підходів розрахунку.

Посилання

  1. Онищенко А.М., Башкевич І.В., Гаркуша М.В., Цивін М.Н., Кожарін С.В. Гідравліка: практичний курс із застосуванням Mathcad: підручник, Київ, 2022. 264 с.
  2. Цивін М.Н. Дослідження експлуатаційних характеристик погашувача енергії активного типу. Автомобільні дороги і дорожнє будівництво: Межвед.научн.-техн.сб. Київ, 1999.  Bип. 57. С. 209–213.
  3. Wang C, Li SS. Hydraulic Jump and Resultant Flow Choking in a Circular Sewer Pipe of Steep Slope. Water. 2018; 10(11):1674. DOI: https://doi.org/10.3390/w10111674.
  4. Chanson, H., Montes, J.S. Characteristics of undular hydraulic jumps: Experimental apparatus and flow patterns. J. Hydraul. Eng. 1995. № 121. P. 129–144.
  5. Montes, J., Chanson, H. Characteristics of undular hydraulic jumps: Experiments and analysis. J. Hydraul. Eng. 1998. № 124. P. 192–205.
  6. Ohtsu, I., Yasuda, Y., Gotoh, H. Flow conditions of undular hydraulic jumps in horizontal rectangular channels. J. Hydraul. Eng. 2003. № 129. P. 948–955.
  7. Chanson, H. Current knowledge in hydraulic jumps and related phenomena. A survey of experimental results. Eur. J. Mech. B/Fluids. 2009. № 28. P. 191–210. 
  8. Chanson, H., Brattberg, T. Experimental study of the air–water shear flow in a hydraulic jump. Int. J. Multiph. Flow 2000. № 26. P. 583–607. 
  9. Valiani, A. Linear and angular momentum conservation in hydraulic jump. J. Hydraul. Res. 1997. № 35. P. 323–354.
  10. Gharangik, A.M., Chaudhry, M.H. Numerical simulation of hydraulic jump. J. Hydraul. Eng. 1991. № 117. P. 1195–1211.
  11. Molls, T., Molls, F. Space-time conservation method applied to Saint Venant equations. J. Hydraul. Eng. 1998. № 124. P. 501–508.
  12. Ellms, R. Hydraulic jump in sloping and horizontal flumes. Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 1932. № 54. P. 113–121.
  13. Bakhmeteff, B., Matzke, A. The hydraulic jump in sloped channels. Trans. Am. Soc. Mech. Eng. 1938. № 60. P. 111–118.
  14. Kindsvater, C.E. The hydraulic jump in sloping channels. Trans. Am. Soc. Civ. Eng. 1944. №109. P. 1107–1154.
  15. Rajaratnam, N. The hydraulic jump in sloping channels. Water Energy Int. 1966. № 23. P. 137–149.
  16. Ohtsu, I., Yasuda, Y. Hydraulic jump in sloping channels. J. Hydraul. Eng. 1991, № 117. P. 905–921.
  17. Gunal, M., Narayanan, R. Hydraulic jump in sloping channels. J. Hydraul. Eng. 1996, № 122. P. 436–442.
  18. Gotoh, H.; Yasuda, Y.; Ohtsu, I. Effect of channel slope on flow characteristics of undular hydraulic jumps. J. Appl. Mech. 2004, № 7. P. 953–960.
  19. Beirami, M.; Chamani, M.R. Hydraulic jumps in sloping channels: sequent depth ratio. J. Hydraul. Eng. 2006. № 132. P. 1061–1068.
  20. Stahl, H.; Hager, W.H. Hydraulic jump in circular pipes. Can. J. Civ. Eng. 1999. № 26 P. 368–373.
  21. Reinauer, R.; Hager, W.H. Non-breaking undular hydraulic jump. J. Hydraul. Res. 1995. №  3. P. 683–69.
  22. Gargano, R.; Hager, W.H. Undular hydraulic jumps in circular conduits. J. Hydraul. Eng. 2002. № 128. P. 1008–1013.
  23. Михалев М.А. Гидравлический расчет потоков с водоворотом. Львів, 1971. 184 с.
  24. Савенко В. Я. Математические модели и методы расчета квазитрехмерных безнапорных потоков: дис...д-ра техн. наук: 05.23.12. Київ, 1992.  367 с.
  25. Abbott, M. B., Computational Hydraulics: Elements of the Theory of Free-Surface Flows, Pitman Publishing Ltd., London, 1979.
  26. Цивин М.Н. Многофакторный эксперимент: графическая интерпретация данных. Київ, 2003. 102 с.
  27. Онищенко А. М., Гаркуша М. В., Клименко М. І. Аналіз конструктивних заходів з укріплення нижніх б’єфів гідротехнічних споруд у транспортному будівництві з дорожніх водопропускних труб. Дороги і мости. Київ, 2022. Вип. 26. С. 215–227. DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2022.26.215.
  28. Viti N, Valero D, Gualtieri C. Numerical Simulation of Hydraulic Jumps. Part 2: Recent Results and Future Outlook. Water. 2019; 11(1): 28. DOI: https://doi.org/10.3390/w11010028.
  29. Valero, D.; Fullana, O.; Gacía-Bartual, R.; Andrés-Domenech, I.; Valles, F. Analytical formulation for the aerated hydraulic jump and physical modeling comparison. In Proceedings of the 3rd IAHR Europe Congress. Porto, Portugal. 14–16 April 2014.
  30. Bayon, A.; Valero, D.; García-Bartual, R.; Vallés-Morán, F.J.; López-Jiménez, P.A. Performance assessment of OpenFOAM and FLOW-3D in the numerical modeling of a low Reynolds number hydraulic jump. Environ. Model. Softw. 2016, 80. P. 322–335.
  31. Bombardelli, F. Computational multi-phase fluid dynamics to address flows past hydraulic structures. In Proceedings of the 4th IAHR International Symposium on Hydraulic Structures. Porto, Portugal, 9–11 February 2012.
  32. Carvalho, R.; Lemos, C.; Ramos, C. Numerical computation of the flow in hydraulic jump stilling basins. J. Hydraul. Res. 2008, 46. P. 739–752.
  33. Hirt, C.W.; Nichols, B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries. J. Comput. Phys. 2008, 39 P. 201–225.
  34. Rodi, W. Turbulence Models and Their Application in Hydraulics, 3rd ed.; IAHR Monograph; Taylor & Francis: New York, NY, USA, 1993.

Архiв збірника

Головні новини

Календар подій та новин

Важливі інформаційні ресурси