Задача по гидродинамике.

Chelo27 · Сообщение **Chelo27** » 27 янв 2016, 14:39

Anik писал(а):Source of the post А кто вам сказал, что туба обязана быть конусной?

"Переменного сечения" это как? Ступенчатой пирамидой?

Anik писал(а):Source of the post А приемущество в том, что давление в такой трубе можно сделать сколь угодно малым, но выше, чем давление насыщенных паров воды при данной температуре, иначе нарушится сплошность потока, т.е. появятся разрывы. А давление насыщенных паров воды при данной температуре ниже атмосферного. Но для надежности можно рассчитать переменное сечение трубы на одну - две атмосферы. Вот скорость потока на выходе из трубы будет большая.

Допустим давление в трубе 1 - 2 атмосферы, а масса воды в трубе 44,28 х 480 = 21255 тонн на что опираться будут? На $\tan \measuredangle \alpha$ ? Какими тоннами на см^2?

Anik писал(а):Source of the post Чтобы найти скрость потока на выходе, нужно расход поделить на площадь выходного сечения, получим: 38,4 м/с Что-то маленькая скорость, где-то накосячил. Завтра проверю.

Может быть это для горизонтальной трубы? А туда ещё + скорость до которой, по Вашему, разогналась вода почти в свободном падении за 480м? Во!!! Брансбойт будет!!!
***Может в трубе перемычки поставить поперёк сечения площадью в половину сечения, чтобы поток воды больше поперёк трубы двигался (туда-сюда) для гашения скорости?

Andrew58 · Сообщение **Andrew58** » 27 янв 2016, 17:35

Anik писал(а):Source of the post Вернёмся к трубе переменного сечения, открытой снизу, что вам непонятно или в чём, по-вашему, недостаток такого варианта?

Недостаток один - эти рассуждения не имеют никакого отношения к водосбросу.
Основная задача плотинного водосброса - это сброс "лишней" воды, которую агрегаты плотины не в состоянии "переварить". Причём сброс с минимальными разрушительными последствиями.
Ваши старания бережно сохранить всю потенциальную разрушающую энергию падающей воды вплоть до самого выхода из трубы выглядят странно, если не сказать преступно с точки зрения гидротехники. Ваши старания одним уравнением Бернулли победить всё разнообразие явлений, которые мы в реальности наблюдаем в потоках воды, выглядят донкихотством. Вы не сможете притянуть за уши практическую ценность Ваших "гениальных догадок", даже если эти уши будут ослиные и очень-очень длинно-ослиные.
Особенно хотелось бы отметить - любые намёки на СШГЭС без соответствующих ссылок и цитат из предложенной Вам литературы сразу выглядят некрасиво. Будьте столь любезны, прочтите материалы, предложенные Вам в качестве ссылки.

Anik · Сообщение **Anik** » 28 янв 2016, 04:27

Chelo27 писал(а):Source of the post "Переменного сечения" это как? Ступенчатой пирамидой?

Почему-то конусную трубу вы не мыслили ступенчатой, а пирамида по-вашему должна быть только ступенчатой? Разве в геометрии рассматриваются только ступенчатые пирамиды?

Chelo27 писал(а):Source of the post Допустим давление в трубе 1 - 2 атмосферы, а масса воды в трубе 44,28 х 480 = 21255 тонн на что опираться будут? На ? Какими тоннами на см^2?

Мы это вопрос уже рассматривали: с задвижкой внизу и с равномерным движением воды по трубе (если она постоянного сечения). Тогда вода "опирается" на прикрытую задвижку внизу, но давление внизу такой трубы 54 атм. Это 54 кгс на квадратный сантиметр (а не тонны, как вы пишете).

Chelo27 писал(а):Source of the post ***Может в трубе перемычки поставить поперёк сечения площадью в половину сечения, чтобы поток воды больше поперёк трубы двигался (туда-сюда) для гашения скорости?

Вот на этих перемычках при обтекании их водой и будет проявляться разрушительная сила воды. Именно при обтекании водой перемычек и будут наблюдатся местные разрывы потока и кавитационные явления.

Anik · Сообщение **Anik** » 28 янв 2016, 04:58

Andrew58 писал(а):Source of the post Недостаток один - эти рассуждения не имеют никакого отношения к водосбросу.

Да, к существующему водосбросу на СШГЭС мои рассуждения не имеют отношения. Ваша позиция ясна, с существующим водосбросом проблем никаких нет и не нужно ничего изменять или стремиться к его усовершенствованию.

Andrew58 писал(а):Source of the post Основная задача плотинного водосброса - это сброс "лишней" воды, которую агрегаты плотины не в состоянии "переварить". Причём сброс с минимальными разрушительными последствиями.

.Это и козе понятно. Я бы добавил: ...с минимальными разрушительными последствиями для плотины.

Andrew58 писал(а):Source of the post Ваши старания бережно сохранить всю потенциальную разрушающую энергию падающей воды вплоть до самого выхода из трубы выглядят странно, если не сказать преступно с точки зрения гидротехники.

Я не понял насчёт "потенциально разрушительной энергии". Почему именно потенциальной, а не кинетической разрушительной энергии? Мои старания заключаются в другом: отвести подальше от плотины поток воды с минимальными разрушительными последствиями для самой плотины. А дальше этот поток разумным образом согласовать с течением в нижнем бъефе. Вот береговой водосброс очевидно не разрушает плотину, т.к. находится вдали от неё.

Andrew58 писал(а):Source of the post Особенно хотелось бы отметить - любые намёки на СШГЭС без соответствующих ссылок и цитат из предложенной Вам литературы сразу выглядят некрасиво. Будьте столь любезны, прочтите материалы, предложенные Вам в качестве ссылки.

Что касается эксплуатационного водосброса на СШГЭС, я внимательно прочитал информацию по предложенной ссылке. Откуда я тогда беру исходные данные? А что касается моих сообщений, я всегда стараюсь их аргументировать ссылками на источники.

Anik · Сообщение **Anik** » 28 янв 2016, 11:42

Anik писал(а):Source of the post Зато, если на выходе труба открыта, что мы сейчас и будем предполагать, то давление на выходе из трубы будет равно атмосферному.
Условием неразрывности потока является давление в трубе, больше чем давление насыщенных паров воды. Поэтому, будем считать, что давление в любом сечении трубы должно быть равно атмосферному, т.е. где - атмосферное давление.
Из формулы (4) получим:
$g\Delta h=\frac{Q^2}{2(\Delta S)^2}$ или $\Delta S_2=\frac{Q}{\sqrt {2g\Delta h}}$

Пропускная способность одного водосброса при ФПУ – 544,5 м составляет 1240 м 3/с $Q=1240;\qquad \Delta h=544,5.$
Подставляя значения, находим: $\Delta S=12\qquad S_2=32,28$ Это площадь выходного сечения, при на входе в трубу.
Чтобы найти скрость потока на выходе, нужно расход поделить на площадь выходного сечения, получим: 38,4 м/с
Что-то маленькая скорость, где-то накосячил. Завтра проверю.

Вот ссылка которую давал Andrey58.

На Саяно-Шушенской ГЭС водосбросная плотина расположена в правобережной части русла и имеет 11 заглублённых под УВБ водосбросов, размерами в свету 8,2 х 5,4 м с порогом на отм. 479 м (рис. 1.7; 2.46 и 2.47)

Дело в том, что это размеры входного участка водосброса. Но, нас должны интересовать размеры "окна" на выходе из закрытого верхнего участка. По риунку 2,47 на стр. 147, высота этого участка находится на отметке 440,05 м.

После закрытого участка поток поступает в открытый лоток, скорость в котором изменяется от 40 м/с на выходе из закрытой части до 56 м/с при входе в водобойный колодец (рис. 2.48),

Пропускная способность одного водосброса при ФПУ – 544,5 м составляет 1240 м 3/с или 13640 м 3/с по всему водосбросному фронту водосливной плотины.

Действительно, если умножить 1240 на 11 (каналов водосброса), то и получим 13640 кубометров в секунду. Однако, если мы разделим расход 1240 на площадь 44,28 (это 8,2х5,4 - площадь входа водосброса), то плучим скорость потока 28 м/с, а не 40 м/с (это на выходе из закрытой части). Здесь дело в том, что сечение "окна" на выходе из закрытой части меньше, как это видно из рис. 2,47. Итак, нам дана скорость 40 м/с, высота 440,05 м. А площадь сечения окна можно подсчитать: $$S_1=1240/40=31m^2$$

.
Теперь подсчитаем сечение нашей трубы внизу плотины, считая, что она открыта внизу и там атмосферное давление. напомню, что мы считаем, что атмосферное давление должно быть на всём протяжении сливной трубы.
$\Delta S_2=\frac{Q}{\sqrt {2g\Delta h}}\qquad Q=1240;\qquad \Delta h=440.$
Получаем $\Delta S_2=13,35$ . Отнимаем $\Delta S_2$ от площади вверху (31) , получаем плошадь нижнего сечения 17,65 квадратных метров, т,е,
$$S_1=17,65m^2$$

Нам осталось найти скорость внизу трубы.
$v_1=\frac{Q}{S_1}=70m/c$

Andrew58 · Сообщение **Andrew58** » 28 янв 2016, 20:24

Anik писал(а):Source of the post .Это и козе понятно. Я бы добавил: ...с минимальными разрушительными последствиями для плотины.

...После Нас - хоть потоп © какой-то Людовик... ну, смоет Абакан к чёртовой бабушке...
Брызгалов, между прочим, упоминает о проекте гашения энергии путём сталкивания струй. Вот куда была направлена основная струя инженерной мысли.

Anik · Сообщение **Anik** » 29 янв 2016, 05:30

Какой-то невнятный бред. Я прям, даже не знаю что на это ответить.
Если по делу сказать нечего, то лучше бы промолчали.

Anik · Сообщение **Anik** » 29 янв 2016, 13:45

Хотел почитать Брызгалова, но там нужно регистрироваться, чтобы получить доступ. Передумал.
По поводу сталкивания струй. Ведь не в воздухе же он предлагает сталкивать струи. Энергия исчезнуть бесследно не может, так же как и не может возникнуть ниоткуда. Если мы хотим "погасить" энергию в локльной области пространства, то это означает, что она должна перейти в другой вид, а в какой? В тепло, но тогда, если сталкивать струи в воздухе, то будет появляться туман и мелкие брызги, да и как это оуществить? Если сталкивать струи под водой, то всё равно не избежать разрушительного действия энергии струй. Ведь струя с площадью в 17,65 кв. метров и скоростью 70 метров секунду: представляете себе какой это гидромонитор? А таких струй одинадцать.
Задача должна заключаться в том, чтобы согласовать движение струй с движением воды по руслу в нижнем бьефе, и растянуть кинетическую энергию струй и течения на возможно большем растяжении по руслу, а не гасить энергию струи в малом объёме пространства да ещё и вблизи плотины. Пусть разрушение горных пород русла, если они неизбежны, происходят вдали от платины. В конце концов, русло вдали от платины сформируется, и прекратит разрушаться.
Вот такая стратегия.

Chelo27 · Сообщение **Chelo27** » 29 янв 2016, 15:27

Anik писал(а):Source of the post Andrew58 в 16.01.2016, 14:12 написал(а): link Главная проблема - куда деть (в какой безопасный вид превратить) энергию падающего потока? Давайте будем решать проблемы по мере их поступления. Сначала решим проблему неразрывности потока, чтобы избежать кавитации.

Ага.

Anik писал(а):Source of the post струя с площадью в 17,65 кв. метров и скоростью 70 метров секунду: представляете себе какой это гидромонитор? А таких струй одинадцать.

И ещё это 11 реактивных двигателей. Кстати, какую тягу разовьёт один? Хватит чтобы сорвать тубу с крепления?

Anik · Сообщение **Anik** » 30 янв 2016, 12:18

Chelo27 писал(а):Source of the post И ещё это 11 реактивных двигателей. Кстати, какую тягу разовьёт один? Хватит чтобы сорвать тубу с крепления?

Интересная задача получается. Вообще-то, это не реактивные двигатели. Реактивный двигатель предполагает камеру с давлением и сопло. Реактивный двигатель преобразует потенциальную энергию давления в камере в кинетическую энергию струи. Давление в камере создаётся за счет тепловой энергии топлива. Такой обычный реактивный двигатель может работать в невесомости.
В нашем случае работу по разгону воды совершают силы тяготения, т.е. вода разгоняется за счёт силы тяжести, и тут надо ещё разобраться.
Представьте себе ракету, у которой рабочим веществом является вода. Эта ракета стоит на старте. Она напоминает водонапорную башню с баком наверху и трубой-соплом, направленным вниз. Если в баке наверху создавать давление, например, пара, за счёт нагрева воды, то вода будет с некоторой скоростью вырываться из сопла и создавать реактивную тягу. Если эта реактивная тяга больше веса ракеты (водонапорной башни), то эта ракета или башня может улететь в космос.
Если же просто труба-сопло открыта внизу, и через неё стекает вниз вода под действием силы тяжести, то можно ли такую конструкцию назвать реактивным двигателем? Улетит ли такая ракета (водонапорная башня) в космос? Будет ли такая ракета работать в невесомости? За счёт чего вода будет со скоростью вырываться из сопла-трубы, если в баке нет давления (пара или газа от сгорания топлива), и нет силы тяжести, т.к. невесомость?
Вот тут и задайтесь вопросом, какую "тягу" создаёт такой "реактивный" двигатель?
У водосброса на СШГЭС вода тоже стекает вниз под действием силы тяжести по лотку. За счёт того, что масса воды движется с некоторой скоростью по криволинейному открытому лотку, возникают ценробежные силы, действующие на дно лотка.Такие же силы будут действовать на трубу, если она криволинейна. Но это не реактивный двигатель в обычном его понимании, не смотря на то, что движение воды искривляется за счёт сил реакции стенок криволинейной трубы.

yourdomain.com