Гидродинамическая модель для контроля структуры вторичных течений и их визуализация на участках резко неравномерного движения потока в устьях рек

от

Д.А. Антоненков1, А.Е. Щодро2

 1ФГБУН ФИЦ «Морской гидрофизический институт РАН»,  РФ, г. Севастополь, ул. Капитанская, 2

 E-mail: dmitry_science@mail.ru

2Институт природно-технических систем, РФ, г. Севастополь, ул. Ленина, 28

 E-mail: alexeug-petrov@yandex.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2022-4-123-132

УДК 551.4.013                                                                                                                                                                      

Реферат: 

   В настоящей работе описана гидродинамическая модель структуры развитого турбулентного течения в пространственной зоне отрыва потока за косо-расположенным препятствием на участках резко неравномерного движения потока.

   Стихийное возникновение винтообразных течений в природе бывает чрезвычайно опасным, именно они обусловливают наибольшие глубины местных размывов у берегозащитных сооружений, оголовков бун и полузапруд, а также у мостовых опор. Повышение турбулентности, крупномасштабных пульсации давления, особенно в зоне начала вихревого вальца, приводящие к значительному по интенсивности размыва и эффективному переносу размытого материала вдоль оси винта, и распространению по акватории. Они способствуют возникновению в потоке дополнительных циркуляционных течений слабого типа, а также интенсификации некоторых лито динамических процессов, переносу наносов и связанных с ним изменений конфигурации дна, также к развитию размывов, переработке наносных вредных отложений, находящихся в размываемом грунте, местному ухудшению качества воды.

   Применение разработанной модели позволяет определять касательные напряжения на поверхности дна и в любой точке рассматриваемой области потока. Значение этих напряжений, в свою очередь позволят оценить развивающую способность потока, возможность образования наносных отложений и интенсивность турбулентности, определяющую массообменные характеристики. Рассмотренная методика визуализации вторичных течений на основе PIV метода, позволяет построить векторные поля скорости течения на разных горизонтах и визуализировать структуру потока воды.

Ключевые слова: течение, наносы, устья рек, гидротехнические сооружения, проектирование, моделирование.

Для цитирования: Антоненков Д.А., Щодро А.Е. Гидродинамическая модель для контроля структуры вторичных течений и их визуализация на участках резко неравномерного движения потока в устьях рек // Системы контроля окружающей среды. 2022. Вып. 4 (50). C. 123-132. DOI: 10.33075/2220-5861-2022-4-123-132

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Офицеров А.С. Вторичные течения. Госиздат. литературы по строительству, архитектуре и строительным материалам, М., 1959. 163 с.
  2. Потапов М.В. Сочинения. Том 1–2. Сельхозиздат, М., 1951.
  3. Милович А.Я. Основы динамики жидкости. Госэнергоиздат, М. 1933. 159 с.
  4. Козыренко Л.Д. Вторичные течения и взвешивания наносов // Сборник трудов МИСИ, 1968, выпуск 1, номер 55 С. 93– 02.
  5. Михайлова Н.А. Перенос твердых частиц турбулентными потоками воды. М. Гидрометеоиздат, 1966. 236 с.
  6. Щодро А.Е. Кинематика потока и водообмен за косорасположенными донными уступами гидротехнических сооружений // Гидравлика и гидротехника: Респ. межвед. научно–техн. сборник. К.: Техніка, 1978. Вып. 26. С. 59–64.
  7. Schodro A.E. River bed deformations near banks and hydraulic structures due to river flow // WIT Transactions on Ecology and the Environment, Vol. 104, 2007, P. 381–387.
  8. Савенко В.Я. Математические модели и методы расчета квазитрехмерных безнапорных потоков. К.: Техника, 1995. 188 с.
  9. Ходневич Я.В. Математичне моделювання просторових течій з врахуванням інтегральної умови нерозривності // Збірник наукових праць «Гідромеліорація та гідротехнічне будівництво». Випуск 31. Рівне. 2007, С. 287–292.
  10. Антоненков Д.А. Измерительный комплекс для исследования динамических характеристик и структуры течения водного потока в прибрежной морской зоне // Изв. вузов. Приборостроение. 2020. Т. 63, № 12. С. 1112—1118. DOI: 10.17586/0021-3454-2020-63-12-1112-1118.

Loading