Способ моделирования гидравлических явлений в уравнительных резервуарах гидроэлектростанций Советский патент 1992 года по МПК E02B1/02 E02B9/06 

Изобретение относится к области гидротехники, а именно, к способам моделирования гидравлических процессов в уравнительных резервуарах ГЭС, имеющих развитую систему водопроводящих трактов.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний при огра- ниченных размерах лабораторного помещения.

Сущность изобретения состоит в том, что при моделировании уравнительного резервуара используется критерий подобия Фруда, но напорная часть деривации имеет измененную геометрию, т.к. создание геометрически подобной модели водопроводящих трактов при большой длине напорной деривации в гидравлических лабораториях возможно лишь при очень малом масштабе, что исключает автомодельность потоков в уравнительном резервуаре согласно критерию Рейнольдса, Для воспроизведения подобного реальному нестационарною режима движения жидкости в уравнительном резервуаре при измененной геометрии напорного водовода предложены следующие принципы построения модели: кинетическая энергия (Екин) массы воды в напорном водоводе модели должна быть равной Екин геометрически подобного напорного водовода; потери напора в напорном водоводе модели должны быть равны потерям напора в геометрически подобном напорном водоводе; для сохранения граничных условий необходимо, чтобы средняя скорость в сечении напорного водопода. где шахта уравнительного резервуара примыкает к напорному водоводу, равнялась скорости в геометрически подобном напорном водоводе. Таким образом, существенным преимуществом является возможность адекватного воспроизведения гидоавличе- ских процессов в уравнительном резервуаре на моделях с измененной геометрией и,

(Л

С

х|

VI

к кэ

Ю

W

следовательно, повышение достоверности результатов моделирования

Для реализации предложенного способа уравнительный резервуар моделируют геометрически подобным натурному, при моделировании используют критерий подобия Фруда. Напорный водовод моделируется геометрически измененным. Для воспроизведения подобного реальному нестационарного режима движения жидкости в уравнительном резервуаре при измененной геометрии напорного водовода решают совместно уравнения (1) и (2) относительно величин Оиг и Уиг.

Екин 1 /2 р Owl-иг Vnr

(1)

где - площадь поперечного сечения напорного водовода с измененной геометрией;

- длина напорного водовода с измененной геометрией;

Vnr - скорость воды в напорном водоводе с измененной геометрией;

р- плотность воды:

+ 2 й)

УЈГ

2д

(2)

где h - потери напора в геометрически подобном напорном водоводе;

Оиг - диаметр напорного водовода с измененной геометрией;

Аиг коэффициент гидравлического трения напорного водовода с измененной геометрией;

Јj - коэффициент местного сопротивления напорного водовода с измененной геометрией;

g- ускорение свободного падения.

Для того, чтобы средняя скорость в сечении напорного водовода, где шахта урав- нительного резервуара примыкает к напорному водоводу, равнялась скорости в геометрически подобном напорном водоводе устраивается местное расширение. Диаметр расширения равен

D

расш ;

Vrn

где Vrn - скорость в геометрически подобном напорном водоводе,

Таким образом, существенным преимуществом является возможность, задаваясь длиной напорного водовода с измененной геометрией и находя соответствующие значения Оиг. Орэсш и VV адекватно воспроизводить на модели меньших размеров гидравлические процессы в уравнительном резервуаре.

Формула изобретения

Способ моделирования гидравлических явлений в уравнительных резервуарах гидроэлектростанций, включающий определение геометрических размеров модели напорного водовода и шахты уравнительного резервуара, изготовление модели и проведение испытаний при обеспечении

автомодельности процесса по критерию Рейнольдса и использовании критерия динамического подобия Фруда, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний при

ограниченных размерах лабораторного помещения, изменяют геометрические размеры модели напорного водовода и при моделировании обеспечивают равенство кинетической энергии потока воды, потерь

- напора и средней скорости течения воды в месте примыкания к напорному юдоводу уравнительного резервуара для модели напорного водовода с измененной геометрией соответствующим параметрам геог/етрически подобного напорного водовода путем определения измененных размеров модели по зависимостям

CUir

2Е„

/oU

VSr

где Ыиг - площадь поперечного сечения напорного водовода с измененной геометрией;

Екин - величина кинетической энергии в геометрически подобном напорном водоводе;

Ur - длина напорного водовода с измененной геометрией;

Уиг - скорость течения воды в напорном водоводе с измененной геометрией

р - плотность воды;

Wp , Vrn

где щ - площадь поперечного сечения напорного водовода в месте примыка- ,-,. ния к нему шахты уравнительного резервуара, при этом /иг опредегяют по формуле

V

иг

hrn,2g. 05

f

517722936

где hm - потери напора в геомет-Јf- полный коэффициент сопротивления

рически подобном напорном водово- напорного водовода с измененной геомет- де;рией.

Использование: моделирование гидравлических процессов в уравнительных резервуарах ГЭС при большой длине напорной деривации. Сущность изобретения: для повышения достоверности результатов при измененной геометрии модели н.чиорного водовода при моделировании обеспечивают равенство кинетической энергии массы воды, потерь напора и средней скорости течения воды в месте примыкания к опорному водоводу шахты уравнительного резервуара для моделируемого напорного водовода с измененной геометрией соответствующим параметрам геометрически подобного напорного водовода.