Способ моделирования безнапорных потоков с произвольной формой свободной поверхности

Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид-ву22) Заявлено 28,06.74. (21) 2038975/24с присоединением заявки23) ПриоритетОпубликовано 30.07.76. Бюллетень2Дата опубликования описания 27.08.76 066 75 осударственный комитет Совета Министров СССРно делам изобретений(71) Заявитель аучно -исследовательский сектор Всесоюзного ордена Ленинаоектно-изыскательского и научно-исследовательского инститГидропроект им, С. Я. Жука 54) СПОСОБ С ПРОИЗВОЛ ОДЕЛИРОВАНИЯ БЕЗНАПОРНЫХ ПОТОКОЙ ФОРМОЙ СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТ сть котобой плоободная повеп едставляе Изооретение относися к области аналоговых способов исследования безнапорных потоков с произвольной формой свободной поверхности.Известен аналоговый способ моделирования безнапорных потоков, который основан на подобии законов движения воды в открытых руслах и встечении чврез затопленные отверстия на модели, состоящей из системы емкостей, соединенных между собой каналами с переменными гидравлическими сопротивлениями.Ввиду инерционности механизмов управления модели этот способ не применим для исследования безналорных потоков с неравномерным установившимися и неустановившимся движением,Наиболее близким к изобретению является способ моделирования безнапорных потоков с произволыной формой свободной поверхности путем создания аналого)вого напорного потока на гидромеханической модели малого масштаба, в котором неподвижная жесткая стенка,васпроизводит неизменную свободную поверхность безнапорното потока.Этот способ дает возможность моделировать участки .водоема согласно закону подобия Рейнольдса на сколь угодно малых моделях, не нарушая подобия явлений, и применяется только для исследований установившихся потоков, св рхнорых практически р т соск ость,Известный опособ также не позваляет исследовать безнаоторные потоки с резко неравномерным установившимся и неустановившимся движением, поскольку стенка, воопроизводящая свободную поверхность, жесткая и неподвижная.Цель изобретения - повышение точности моделирования, т. е. создание такого способа, который позволяет исследовать все установившиеся и неустановившиеся потоки на гидромеханических моделях малых,геометрических размеров с высокой точностью. Это достигается тем, что взаимное располо.жение отдельных участков свободной поверхности безнапорного потока воспроизводят 20 перемещением участков стенки гидромеханичвской модели пропорционально изменению давления потока на этих участках.Способ может быть проиллюстрирован устройством, представляющим собой автомати зированную систему управлвния параметраминапорного аналогового потока, которое обеспечивает по заданным начальным граничным входным,параметрам обратную связь между параметрами напорного потока и его вход ными параметрами в соответствии с системой,5 10 15 20 25 30 35 40 существующей для безнапорного потока . (см. чертеж),Устройство состоит из напорного лотка 1, к верхней съемной крышке которого прикреплен слой 2 упругого материала, а к нижней - макет 3 рельефа, аккумулирующей емкости 4, образующей вместе с системой 5 подвода и отвода воды замкнутый цикл циркуляции, регулирующих органов в виде регулирующего 6 и быстродействующего 7 затворов, элемента 8 для изменения уклона дна и регистраторов 9.Олособ может быть осуществлен следующим образом.По заданному зн ачению геометрического масштаба принимают значение коэффициента пропорциональности между перемещениями границы и давлением в напорном потоке.Затем создают одну из границ напорного потока в виде совокупности отдельных взаимозависимых перемещающихся участков, соответствующих участкам безнапорного потока, обеопечивающих пропорциональность,перемещения участка границы и давления по этому участку с заданным коэффицивнтом пропорциональности.После этого изменяют входные параметры напорного потока согласно определяющим критериям подобия в соответствии с изменением входных параметров безнапорного потока.Для исследования установившихся потоков быстродействующий затвор 7 поднимают.При исследовании неустановившихся потоков быстродействующий затвор опускают. Входные начальные граничные параметры напорного потока создают, как было описано, подпитку водой напорного лотка осуществляют из аккумулирующей емкости 4 через опециальные отверстия в полотнище быстродействующего затвора. Начальные входные параметры изменяют соответствующим подъемом быстродействующего затвора. Напорный поток взаимодействует со слоем 2 упругого материала, обеспечивающего в соответствии с требованием способа моделирования пропорциональность с заданным коэффициентом между перемещением отдельных участков поверхности слоя и давлением напорного потока по этим участкам. Отдельные участки поверхности слоя при этом перемещаются в соответствии с изменением давления в напорном потоке и воспроизводят форму свободной поверхности безнапорного потока в соответствующих геометрических масштабах. Регистриру емые давления и скорости напорного потока с помощью установленных масштабных множителей пересчитывают на глубины и скорости безнапорного потока.Использование описанного способа моделирования безнапорных потоков по сравнению с существующими способами позволяет значительно расширить область его применения за счет повышения точности моделирования, проводить исследования на малых моделях безнапорных потоков с резко неравномерным установившимся и неустановившимся,движением, а также комплексные кинематические и динамические исследования безнапорных потоков с воапроиэведением многообразия краевых условий. Формула изобретения Способ моделирования безнапорных потоков с,произвольной формой свободной повсрхности путем создания аналогового напорного гидравлического потока н а,гидромеханической модели, отличающийся тем, что, с целью повышения точности моделирования, взаимное расположение отдельных участков свободной поверхности безнапорного потока воспроизводят перемещением участков стенки гидромеханической модели пропорционально изменению давления потока на этих участках,Редактор И. Грузова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 1842/13 Изд. Мо 1541 Тираж 864 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5