Особенности и основные приемы моделирования гидромеханических явлений

Особенности и основные приемы моделирования гидромеханических явлений

Особенности и основные приемы моделирования гидромеханических явлений. Необходимо исследовать гидравлические явления, происходящие на больших прибрежных водозаборах (рис. 20.8) в различных режимах работы (например, в разных местах расположения затворов, регулирующих подачу воды в канал, при изменении уровня воды в реке).Ширина водозабора составляет 40 м, длина объекта-120 м. Граница (уровень воды реки на границе А-А и равномерное движение выходного канала на границе Б-В), что позволяет игнорировать его воздействие. Лаборатория имеет 3 широкие платформы. м и длиной 6 м. Максимальный линейный масштаб модели возможен в этих условиях Штаб экспериментальной установки придется строить геометрически похожим образом models.

Lля обеспечения динамического подобия необходимо установить силы, определяющие рассматриваемое явление, а следовательно, и безразмерные параметры, которые должны быть приняты в качестве критериев подобия. Людмила Фирмаль

• При открытом (без давления) потоке сжимаемость воды пренебрежимо мала. Большой размер модели и натурных объектов (измеряемых в метрах и десятках метров) исключает необходимость учета влияния поверхностного натяжения. Поэтому установите, что поток определяется В соответствии со 2-м критерием модель должна обеспечивать условия, при которых масштаб коэффициента кинематической вязкости следует В зависимости от масштаба му, полученного в модели, вместо воды в качестве рабочей жидкости следует использовать жидкость с коэффициентом кинематической вязкости почти в 100 раз.

Кинематическая вязкость воды от V до 0,01 см2 / с; в сотни или тысячи раз больше жидкости (гудицин, промышленное масло), но на самом деле только ртуть имеет V 0,001 см2 / с, что составляет всего 10 минут воды 1.Другие жидкости имеют значение, равное или превышающее значение воды. Налицо безвыходная ситуация, на первый взгляд. Мы обнаружили, что невозможно одновременно удовлетворять двум критериям сходства. Практический выход из этой ситуации заключается в экспериментально установленной возможности приближенного modeling. It экспериментально установлено, что в области резкого изменения движения (это происходит в пределах рассматриваемого объекта) все основные свойства, определяемые зависимыми безразмерными параметрами, практически постоянны при всех значениях числа Рейнольдса Ke> 10000.

• Поэтому достаточно выполнить условие(20.25) 2 условия. Как правило, для природных объектов скорость составляет порядка 10 сантиметров, а глубина-несколько сотен сантиметров, что составляет Ke> 105.Поэтому условие (20.39) только накладывает ограничения на масштаб model. In в некоторых случаях, когда глубина течения в модели недостаточна для надежного выполнения условий (20.39), а горизонтальные размеры лабораторной площадки не позволяют увеличить линейный масштаб модели, необходимо ввести больший вертикальный масштаб (по сравнению с горизонтальным), используя искаженное геометрическое моделирование объекта. Диапазон изменения критериев подобия, где влияние на моделируемый процесс практически незначительно, называется self-similarity.

In в приведенном выше примере самоподобие происходит при числе Рейнольдса Ke> 104.Можно предположить, что один и тот же объект имеет самоподобный диапазон чисел Маха и Вебера. Равномерное движение в трубах и каналах вызывает самоподобие (то есть независимость основных безразмерных характеристик таких потоков-коэффициента гидравлического трения X от численного Re) в режиме вторичного сопротивления по критерию Рейнольдса (He0>(Be0) » ed =-> 2;см. Главу 5). Экспериментальными исследованиями установлен автомодельный диапазон числа жидкости-Rg 0.1.Например, в рассматриваемом примере в пределах всего естественного потребления Pr 0.1 достаточно указать условие Pr 0.1 в объекте модели вместо условия (20.22), наряду с геометрическим подобием модели.

С одной стороны, нельзя игнорировать важные факторы, влияющие на это явление. С другой стороны, не должно быть слишком много параметров. Людмила Фирмаль

• Особое место занимает вопрос о кинематическом подобии течения на входе и выходе из впускного отверстия. Рассмотрим особенности моделирования типичного объекта и, в качестве примера, выберем выход из резервуара в атмосферу через цилиндрическое сопло (см. Рисунок 8.2).Насадка длинная! Внутренний диаметр B прикреплен к резервуару, со свободной поверхностью Вода имеет отметку, равную H(горизонтальная координатная плоскость проходит вдоль оси сопла), а абсолютное давление на свободной поверхности равно p0.Атмосферное давление обозначается pa. It необходимо определить скорость V истечения из сопла в атмосферу. Согласно методу размерного анализа, первым шагом является установление параметров, от которых зависит скорость depends. At на этом этапе решающую роль играют интуиция и опыт исследователя. Брать на себя Здесь, например, шероховатость внутренней поверхности сопла исключается из рассмотрения и рассчитывается.

Смотрите также:

Примеры решения задач по гидравлике

Возможно эти страницы вам будут полезны:

1. Основные положения анализа размерности. П-теорема.
2. Подобие гидромеханических явлений.
3. Реки — источник энергии.
4. Водяные колеса.