Диссертация (1141464), страница 16
Текст из файла (страница 16)
При значении угла наклона менее 15°наблюдается движение воздуха по прямоточной схеме, при больших значениях –по рециркуляционной.При увеличении ширины карьерной выемки на уровне ее дна зонапроветривания выемки по рециркуляционной схеме уменьшается (при наклонебортов более 15°), что способствует ее улучшенному проветриванию попрямоточной схеме.3.4.3.3.Карьерно-отвальный комплексДля проведения экспериментальных исследований приняты моделикарьерных выемок с углами наклона бортов 17°, 30°, 41°, что соответствуетотношениям глубины выемки к заложению бортов, соответственно равных 1/3,3;1/1,7 и 1/1,1, и модели отвалов с теми же соотношениями геометрическихпараметров.Исследовалось влияние геометрических параметров карьерно-отвальныхкомплексов и их относительного расположения на скорость воздушного потока.При обтекании воздушным потоком карьерно-отвального комплексанаблюдается довольно сложная картина, обусловленная наложением двух систем,по-разному влияющих на изменение аэродинамических характеристик (рисунок3.17).Влияние возмущающих факторов ощущается заметнее при близкомвзаимном расположении карьерной выемки и отвала и ослабевает с увеличениемрасстояния между ними.Влияние отвала на аэродинамические характеристики карьерной выемкиперестает ощущаться на расстоянии, равном 15-17 высотам отвала.3.4.3.4.ДляТеррасированный отвал и террасная застройка склоновисследованияпроцессовтрансформациивоздушногопотока,обтекающего террасированные отвалы и террасную застройку склонов,проведено 25 экспериментов по продувке моделей.Исследовалось влияние террас, террасной застройки в различных частяхсклона и на склонах различной крутизны на изменение скорости воздушного122потока.
Исследовалась также трансформация ветрового потока, обтекающеготеррасную застройку, в зависимости от направления потока относительнотеррасной застройки. Измерения проводили на моделях масштаба 1:500 на высоте4 и 20 мм над измеряемой точкой и на моделях масштаба 1:1000 на высоте 2 и 10мм, что соответствует высоте роста человека (2 м) и высоте флюгераметеостанции (10 м) в данном масштабе. Измерения на каждой террасе для двухвысот производили в точках, расположенных на расстоянии 1 мм от края террасыи 1 мм от внутренней стенки террасы (рисунок 3.18).По результатам экспериментов построены графики изменения коэффициента трансформации воздушного потока в зависимости от расположениятеррасной застройки на склоне, направления воздушного потока, угла откосасклона (рисунки 3.19, 3.20).Рисунок 3.17 – Трансформация воздушного потока, обтекающего карьерно-отвальный комплекспод углом 90º [170]123Рисунок 3.18 – Схема модели прямоугольного отвала с террасной застройкой склона [170]:а) размеры модели; б) расположение точек замера скорости ветра на террасах; в) расположениетеррас на склоне; г) направления воздушного потока.124Рисунок 3.19 – Зависимость значений коэффициента трансформации от расстояния , отвысоты замеров скорости ветра (a) направление ветрового потока I; h/a = 1/1,7;среднее положение террас;1 – высота замеров 2 мм; 2 – высота замеров 10 мм; и от крутизнысклона (б, в):б) Направление ветрового потока I; нижнее положение террас; 1- h/a =1/1,7; 2 - h/a = 1/3,3в) Направление ветрового потока I; верхнее положение террас;1 - h/a = 1/1,7; 2 - h/a= 1/3,3 [170]Рисунок 3.20 – Зависимость значений коэффициента трансформации от расстояния , открутизны склона (a) направление ветрового потока I; нижнее положение террас;1 – h/a = 1/1,1;2– h/a = 1/1,7;3 – h/a = 1/3,3; от положения террас на склоне (б) направление ветрового потока I;h/a = 1/1,7; 1 – нижнее положение террас; 2 – среднее; 3 – верхнее; от направления ветровогопотока (в) среднее положение террас; h/a = 1/1,7 [170]В процессе обработки результатов экспериментов удалось установитьследующие закономерности.
При всех продувках коэффициенты трансформациина высоте 10 мм от уровня террас были значительно больше, чем на высоте 2 мм(рисунок 3.19а). Это объясняется тем, что с увеличением высоты замеров меньшесказываются шероховатости подстилающей поверхности, и увеличение скорости125происходит в соответствии с логарифмическим профилем скорости, создаваемымдля достижения подобия условий эксперимента натурным условиям.Во всех опытах при высоте замера 2 мм коэффициенты трансформациивоздушного потока были больше на внешней части террасы, чем на внутренней.Изменение коэффициента трансформации в меньшую сторону наблюдается спродвижением точек замеров вглубь террасы до значений τ = 0,05.
С увеличениемвысоты замеров разница в значениях коэффициента трансформации на внешнейи внутренней частях террасы уменьшается и на высоте замеров 10 мм над уровнемтеррасы незначительна.При обтекании воздушного потока террасной застройки, расположенной внижней части склона, с увеличением крутизны склона коэффициентытрансформации воздушного потока уменьшаются от значений τ = 0,55 до τ = 0,05на нижних террасах и от τ = 1,06 до τ = 0,6 на верхних террасах (рисунок 3.19б, в).Аэрационный режим террасной застройки значительно меняется взависимости от расположения ее на разных частях склона по высоте. Исследовалось расположение террасной застройки в верхней, средней и нижнейчастях склона с отношением h/a = 1/1,7. При расположении террасной застройкив нижней части склона коэффициенты трансформации воздушного потока плавновозрастают от значений τ = 0,2 на нижних террасах до τ = 0,8 на верхних. Прирасположении террасной застройки в средней части склона т продолжают растидозначенийτ=0,9.Коэффициентытрансформациидлязастройки,расположенной в верхней части склона, уже достигают значений τ = 1,7...
1,8.Причемувеличениескоростивоздушногопотоканаблюдаетсяболееинтенсивное, чем при других положениях террас (рисунок 3.20 б).При расположении террасной застройки в верхней части склонов различнойкрутизны наибольшую нагрузку испытывает застройка, расположенная на болеекрутом склоне (рисунок 3.19 в).Существенное значение для аэрационного режима террасной застройкиимеет направление обтекающего ее воздушного потока (рисунок 3.19 в).Исследования проводили для террасных застроек, расположенных в нижней,126средней и верхней частях склона с отношением h/a = 1/1,7 при углах атакиветрового потока α 90°, 45°, 0°, 225° и 270° относительно продольной осирассматриваемого склона, что соответствует направлениям I, II, III, IV и V нарисунке 3.18 г.Угол атаки 90° (направление I).Возрастание коэффициентов трансформации наблюдается от значений τ =0,2 на нижних террасах, τ = 1 на верхних террасах при расположении застройкина середине склона и τ = 1,6...
1,7 для верхних террас при верхнем расположениизастройки.Угол атаки 45° (направление П).Характер кривых τ = f(x) тот же, но увеличение τ на верхних террасах приверхнем расположении застройки наблюдается до значений τ = 1,1.Угол атаки 0° (направление III).Ветровой поток направлен вдоль склона с террасной застройкой. Изменениекоэффициентатрансформациисизменениемположениязастройкиненаблюдается, τ = 0,8-0,9.Угол атаки 225° (направление IV).При положении застройки в нижней части склона с повышением уровнярасположения террас коэффициенты трансформации уменьшаются от значений τ= 0,55 на нижней террасе до τ = 0,25 на верхней террасе.
При положениизастройки в верхней части склона с повышением уровня расположения террасзначения τ уменьшаются от 0,2 до 0,15 (в середине застройки по высоте), а затемнаблюдается резкое возрастание τ до значений 1,15.Угол атаки 270° (направление V).Ветровой поток направлен с вершины холма. С уменьшением уровнярасположения террас вначале наблюдается резкое падение величин τ от 0,6 наверхних террасах при верхнем расположении застройки до τ = 0,05. Далеенаблюдается очень плавное снижение коэффициента трансформации до значенийτ = 0,03 на нижней террасе при нижнем расположении застройки.127Изменение коэффициента трансформации воздушного потока, обтекающего террасную застройку, можно описать следующей зависимостью: = ( − ) + (3.48)где А, В, С и D ~ эмпирические коэффициенты и свободные члены, зависящие от геометрических параметров склона и положения террасной застройки.Экспериментальные исследования показали, что такой же вид имеютзависимости, описывающие изменение τ при обтекании воздушным потокомгладкого и террасированного склона отвала.Для гладкого склона с h/a = 1/1,7 зависимость (3.48) имеет вид = 0,5 sin(1,35 − 1,46) + 1,15(3.49)Для террасированного склона с размещенной на нем террасной застройкойзависимость имеет вид = 0,38 sin(1,35 − 1,12) + 0,98(3.50)3.4.4.
Трансформация воздушного потока, обтекающего техногенные формырельефа в плане3.4.4.1. Продолговатый и квадратный в плане отвалыИсследовалось территориальное распределение трансформации воздушного потока, обтекающего продолговатый и квадратный в плане отвалы приразличных углах атаки (рисунки 3.20, 3.21). Испытывались модели отваловтрапециевидного сечения с различной крутизной откосов при направленияхнабегающего воздушного потока α 0°, 45°, 90° к продольной оси формы рельефа.Для продолговатого отвала отношение длины к его ширине составляло 4.Измерения производили на высоте 10 мм, что соответствовало 10 м в натуре длямоделей масштаба 1:1000.
Скорость измеряли в точках координатной сетки состороной квадрата, равной высоте модели.При обтекании воздушного потока продолговатого в плане отваланаблюдали три зоны изменения скоростей: зона повышенных скоростей (верхняячасть склонов и вершина отвала), зона пониженных скоростей на наветреннойчасти отвала и прилегающей к ней территории и зона пониженных скоростей назаветренной части отвала и прилегающей к ней территории. Их площадь и128расположение на поверхности модели и прилегающей территории изменялись взависимости от формы модели и угла атаки набегающего потока (рисунок 3.21).Рисунок 3.21 – Изолинии значений коэффициента трансформации воздушного потока,обтекающего прямоугольный в плане отвал [170]Расположение зон пониженных и повышенных скоростей у квадратногоотвала аналогично продолговатому (рисунок 3.22).Угол атаки 90°.Передняя зона пониженных скоростей располагается на территории,прилегающей к наветренному склону, на нижней и средней частях склона длявсех исследованных моделей, с несколько отличающимися по величинекоэффициентами трансформации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
