Способ моделирования двухслойных разноплотностных потоков и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01M10/00 E02B1/02 

Изобретение относится к гидравлике разноплотностных потоков и может быть использовано при гидравлическом моделировании сооружений, работающих в условиях водоемов, имеющих двухслойную разноплотностную стратификацию, например, при исследовании работы гидротехнических сооружений в устьевых участках рек и эстуариях, некоторых типов водовыпускных сооружений, посредством которых производится сброс сточных вод или промстоков в естественные водоемы или шламонакопители, имеющие двухслойную разноплотностную стратификацию.

Цель изобретения - повышение точности моделирования путем поддержания границы раздела соленой и пресной вод в лотке в требуемом высотном положении.

На чертеже изображено устройство, вертикальный разрез.

Устройство содержит гидравлический, лоток 1, в котором производятся исследования, бассейн 2, примыкающий к лотку 1 и служащий для создания требуемых граничных условий. Бассейн 2 оборудован разделительно перегородкой 3, установленной на дне бассейна под углом к нему с наклоном в сторону лотка 1 и с возможностью установки верхней кромки 4 по высоте в зависимости от положения поверхностей раздела потоков, требуемого условиями проведения исследований. Вход трубопровода 5 соленой воды размещен под перегородкой 3, а вход трубопровода 6 пресной воды - над перегородкой 3. Сбросной трубопровод 7, предназначенный для отвода за пределы бассейна 2 воды промежуточной солености, образовавшейся в результате взаимодействия пресной и соленой вод, размещен на уровне дна бассейна 2. Позицией 8 обозначена сливная камера.

По подводящим трубопроводам 5 и 6 в бассейн 2 и камеру 8 постоянным расходом подают соответственно соленую и пресную воду. При этом верхнюю кромку 4 разделительной перегородки 3 устанавливают ниже требуемой отметки поверхности раздела потоков на величину h

h - Г Р1 . ( Qc 2

() 3

где h - толщина слоя соленой воды над перегородкой, м;

g - ускорение силы тяжести, м/с ;

pi - плотность пресной воды, кг/м ;

Ар р2 -р1,

/02 - плотность соленой воды, кг/м ;

Qc - расход соленой воды, м3/с;

К- коэффициент пропорциональности;

В - ширина сливной чарти разделительной перегородки, м.

Производят подачу пресной воды во входную часть лотка 1. Соленая вода, постулающая по трубопроводу 5, заполняет пространство под разделительной перегородкой 3 и распространяется в лоток 1. При превышении отметки верхней кромки 4 разделительной перегородки 3 происходит перелив соленой воды через кромку 4, и соленая вода, имеющая большую плотность, поступает в то место, где начинается сбросной трубопровод 7. Туда же поступает и вода с промежуточной концентрацией. Перелив соленой воды через верхнюю кромку 4 происходит слоем толщиной h, что учитывают при назначении отметку верхней кромки 4 разделительной перегородки 3. Пресную воду подают в бассейн по трубопроводу 6, она распространяется в верхнем слое камеры 8, бассейна 2 и лотка 1. Та ее часть, которая, взаимодействуя с соленой водой, приобрела некоторую промежуточную концентрацию, удаляется за пределы

бассейна сбросным трубопроводом 7. Для изменения положения поверхности раздела потоков достаточно изменить отметку верха разделительной перегородки 3 и выдержать некоторое время для приведения системы в

новый установившийся режим.

Формула изобретения 1. Способ моделирования двухслойных разноплотностных потоков, включающий подачу во входную часть гидравлического

лотка пресной воды, подачу в нижнюю часть бассейна, примыкающего к выходной части лотка, соленой воды, сбор смешанной воды, перелившейся через поперечную перегородку, установленную в бассейне в сливной

камере, и сброс воды из сливной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности моделирования путем поддержания границы раздела соленой и пресной вод в лотке в требуемом высотном положении, производят подачу пресной воды в верхнюю часть сливной камеры, а верхнюю кромку перегородки устанавливают ниже требуемой границы раздела соленой и пресной воды на величину

где h - толщина слоя соленой воды над перегородкой, м;

р - плотность пресной воды, кг/м3; Др р2 -pi ,

pi - плотность соленой воды, кг/м3;

Qc - расход соленой воды, м3/с;

К- коэффициент пропорциональности;

В - ширина сливной части разделительной перегородки, м.

2. Устройство для моделирования двухслойных разноплотностных потоков, включающее гидравлический лоток, примыкающий к выходной части лотка бассейн с поперечной водосливной перегородкой, образующей в торце бассейна сливную камеру, подводящий трубопровод соленой воды, подключенный к донной части бассейна перед перегородкой, и сбросной трубопровод,

0

подключенный к нижней части камеры, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования путем поддержания границы раздела соленой и пресной вод в лотке в требуемом высотном положении, оно снабжено подводящим трубопроводом пресной воды, подключенным к верхней части сливной камеры, а перегородка выполнена с возможностью изменения высотного положения верхней водопереливной кромки и установлена с наклоном в сторону лотка.

Изобретение относится к гидравлике раз- ноплотностных потоков и может быть использовано при гидравлическом моделировании сооружений, работающих в условиях водоемов, имеющих двухслойную разноплотност- ную стратификацию. Цель изобретения входное 8одо- 1 распределительное устройство повышение точности моделирования путем поддержания границы раздела соленой и пресной вод в лотке в требуемом высотном положении. Устройство содержит лоток 1. бассейн 2 с перегородкой 3, установленной с наклоном в сторону лотка 1 с возможностью изменения высотного положения верхней кромки 4. Имеются трубопровод 5 соленой воды, трубопровод 6 пресной воды и сбросной трубопровод 7. По трубопроводам 5 и 6 постоянно подают, соответственно, соленую и пресную воды. Производят подачу пресной воды во входную часть лотка 1 Соленая вода заполняет пространство под перегородкой 3 и распространяется в лоток 1, моделируя заход соленой воды в устье реки или другого гидротехнического объекта. Через кромку 4 происходит перелив соленой воды в камеру 8, и далее соленая вода вместе с пресной водой поступает в сбросной трубопровод 7, Пресная вода, поступающая по трубопроводу 6, распространяется в верхнем слое камеры 8 бассейна 2 и лотка 1. В результате образуется устойчивая граница раздела соленой и пресной вод. 2 з.п/.ф-лы, 1 ил. О ч сЈ ю VI