Устройство для моделирования неустановившихся открытых потоков

Союз Советск ниСоцнапнстичвсинаРеспублик О П И С А Н И Е 890095ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23)ПриорнтетГаауаарстюаы 11 канает ФСС 3 ф аа делан ааеаретеекй и аткрнтка(088.8) Дата опубликования описания 18. 12,81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕУСТАНОВИВШИХСЯ ОТКРЫТЪХ ПОТОКОВИзобретение относится к лабораторному гидротехническому оборудованию,а именно к устройствам для моделирования неустановившихся открытых пото"ков, образующихся, например, при.разрушении плотины.Известно устройство для модепиро"вания неустановившегося потока, включающее емкость с лотком и расположенный между ними затвор 11 1,Наиболее близким к изобретению тех"Оническим решением является устройстводля моделирования неустановившихсяоткрытых потоков, включающее напорнуюемкость и лоток. В этих устройствахпоток образуется при открытии затвора,разделяющего напорную емкость и лоток,между которыми создан перепад высот. жидкости. Высота профиля моделируемого подобными устройствами потока получается приблизительно равной разностиуровней свободных поверхностей в напорной емкости и в лотке, а длина егозависит от объема напорной емкости; 2его передний фронт формируется эатво"ром 2,К недостаткам известных устройствотносится невозможность получения влабораторных условиях длинных волн, ккоторь 1 м относится неустановившийсяпоток (т.е. таких волн, в которых дли-.на профиля многократно (более чем в500 раз) превышает высоту, Это обусловлено тем, что высота моделируемого потока получается зависимой отразности уровней свободных поверхностей в напорной емкости и в лотке, чтоне позволяет увеличивать объем напор"ной емкости, необходимый для получе"ния длинных волн, за счет увеличенияее высоты и приводит к увеличениюдлины и ширины напорной емкости. Этинедостатки сужают Функциональные возможности устройства.Целью изобретения является расширение его функциональных воэможностейпутем устранения указанных недостат-,ков.Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено формирующейемкостью, соединенной в .верхней частис лотком, а в нижней части посредством трубопровода с затвором с напорной емкостью, причем последняя установлена выше лотка,. На Фиг. 1 показано устройство длямоделирования, общий вид; на фиг. 2 -график основных зависимостей, которые показывают изменение высоты эпюрыводяного вала во времени.Устройство включает напорную емкость 1, напорный трубопровод 2, затвор 3, емкость 4 с проемом 5, лоток 6с бортами, механизм 7 управления затвором 3 трубопровод 8 с клапаном 9,сливную мкость 10 и трубопроводс насосОР 1 12,Напорная емкость 1 установпена вы-ше лотка 6 и соединена с ним напорным трубопроводом 2 и Формирующейемкостью 4. На напорном трубопроводе2 установлен затвор 3, которьй снабжен программно-управляющим механизмом 7, Фоомирующая емкость 4 сообщается с лотком 6 через проем 5, которь;й выгОг 1 Рен в верхай части стенкиФормирующей емкости ", Под противопоОРНьР 1 проему 5 концом лотка размещена спивная. емкостР: 10, котораясоединена с напорной емкостью 1 посредством трубопровода 11 с. насосом12, Груборовод 8 с клапаном 9 соединяег емкосРьч сливую смкость 10..гРО 1 сво цаООтаеОг 1:.;дуюЦР 1 Р ОбзазОи,ГО сигг алу механизма 7 программного упГРавлен л затвор 3 ачннает от- КРЫВаТЬСЛ И ВгДа ИЗ НагОРНОЙти 1 по напорному трубопроводу 2 поступает в Формирующую емкость 4 и за полнлет ее, При достижении водой в ФормируРсще". и .ости 4 проема 5 происходитф ануе вод В гОток р а ве личина О:р " Рл затвора 1 достигает значения, заданного механизмом 7 программного управления, Головная часть эпюры потока Формируетсл за время от начала истечения воды в лоток до момента достиРения им наибольшей высо 1 ы. Хвостовая часть эпюры в зависимости от заданРой длины волны, образованной потоком, Формируется за счет падения уровня воды в напорной ем" кости, а также по сигналу механизма программного управления на закрытие затвора. Трубопровод 8 с клапаном 9 0095служит для опорожнения Формируемойемкости 4 перед повторным пуском устройства. Для перекачивания воды иэсливной емкости 10 в напорную служиттрубопровод 11 с насосом 12.Основные зависимости между объемом напорной емкости,объемом формирующей емкости, величиной проема ивысотой расположения напорной емкости 1 О над лотком определяются из дифференциального уравнения, описывающего работу устройства,Н ЧГ - 2 Ы., -2 ц - :Р 9 ЬО 21 2.Ви Н 2ъ)уровень жидкости внапорной емкости,20 отсчитываемой от днаформирующей емкости;5, - площадь расходногоотверстия затвора, мй,5, - площадь свободной поверхности в напорнойемкости, м5 - площадь свободной поверхности в формируемой емкости, мЗО Ь,О:091 у.К 09-коэффициент расхода;гР - высота поднлтия штоказатвора 3, м;0 - диаметр напорного тру 33 бопровода, м;г. - время, с;9=9,81 Р 1/с - ускорение свободногопаденияРН = Н - Ь, - высота моделируемогоя потока при прорывеплотины, м;высота стенки ФормируюцРей еРлкости, имею"щей проем, м;4 уровень жидкости вФОрмирующей емкостиотносительно ее дна,м,На Фиг. 2 изображен график, показывающий зависимость высоты эпюрыЫ волны Н (ось координат) от времени1: (ось абсциссР, исчисляемого от начала истеченил воды на лоток черезпроем 5 при разлицных значениях высоты поднятия штока затвора 3.Я На Фиг, 2 обознацено: 13 - кривая,, построенная на основании экспериментально полученных данных для высотыподнятия штока, равной 0,1 м; 14890095 Ьформула изобретения ФИФиг.2 Составитель В. КазаковРедактор С. Запесочный Техред Т. Маточка Корректор Г, Рещетник Тираж 910 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д, 4/5 Заказ 10952/64 1,филиал ППП нратент, г. Ужгород,; ч, Ролектнято же, для высоты поднятия штока, равной 0,05 м; 15 - кривая, построеннаяна основании численного решения приведенного дифференциального уравнения, описывающего работу устройствадля высоты поднятия штока, равной0,1 м; 16 - то же, для высоты поднятия штока, равной 0,05 м. Изобретение позволяет получить волну заданной длины и высоты с большим их соотношением (более 1:500) при проведении маломасштабных экспериментов в лабораторных условиях, что достигается за счет исключения влияния уровня жидкости в напорной емкости на высоту волны, образуемой неустановившимся потоком при прорыве плотины. Устройство для моделирования неустановившихся открытых потоков,включающее напорную емкость и лоток,3о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей устройства, оно снабжено формирующей емкостью, соединеннойв верхней части с лотком, а в нижнейчасти посредством трубопровода с затвором с напорной емкостью, причемпоследняя установлена выше лотка.Источники информации,5принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССРй 334501, кл. С 01 М 10/1 О, 1970,2. Авторское свидетельство СССРй б 34142, кл. 6 01 М 10/00, 1977,