Диссертация (1141464), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Ширина этой зоны (за ширину зоны принятразмер ее, перпендикулярный направлению движения набегающего воздушногопотока) равна длине отвала. Длина наветренной зоны пониженных скоростей129равна десяти высотам отвала. Наименьшие коэффициенты трансформациинаблюдаются по обе стороны от подножия отвала на прилегающей территории инижней части склона и достигают значений, равных 0,6-0,4 (рисунок 3.22).Рисунок 3.22 – Изолинии значений коэффициента трансформации воздушного потока,обтекающего квадратный в плане отвал [170]При направлении воздушного потока, перпендикулярного продольной осиотвала, наблюдается симметрия распределения коэффициентов трансформации,ось которой совпадает с поперечной осью отвала. Конфигурация зоны в планенапоминает равностороннюю трапецию с большой стороной у подножия отвалаи высотой трапеции, равной длине зоны пониженных скоростей по направлениюдвижения ветра.Зона повышенных скоростей охватывает верхнюю часть склонов и всювершину отвала.
Распределение коэффициентов трансформации в границах зоны130неравномерно. Наибольшие коэффициенты трансформации наблюдаются унаветренной бровки отвала и распространяются на площади по обе стороныбровки вниз по склону на 1/4-1/5 высоты отвала и на вершине отвала.Наблюдаются также некоторые увеличения т на вершине в пределах этой зоны поее краям.Зона пониженных скоростей на заветренной части отвала охватываетобширную территорию, превышающую площадь зоны пониженных скоростей нанаветренной части отвала. Увеличение площади происходит за счет увеличениядлины зоны, которая достигает здесь значений равных 11-13 и более высот отвала.Угол атаки 45°.При обтекании воздушным потоком плоских отвалов под углом 45° кпродольной оси отвала наблюдаются также три зоны изменения скоростей.Однако размеры этих зон и их конфигурация претерпевают значительныеизменения по сравнению с углом атаки 90°.Расположение зон аналогично их расположению при других направленияхобтекания воздушным потоком: зона пониженных скоростей на наветреннойчасти отвала, зона повышенных скоростей на вершине и верхних частях склонови зона пониженных скоростей на наветренной части отвала и прилегающей к немутерритории.Размеры обеих зон пониженных скоростей значительно меньше, чем принаправлении продувок под углом 90°.
Зоны имеют сложную конфигурацию.Зона повышенных скоростей расположена также на вершине отвала иверхних его склонах, однако ее конфигурация несколько изменяется. Наибольшиекоэффициенты трансформации наблюдаются ближе к наветренной бровке отвалаи на наветренном диагональном склоне, расположенном на короткой наветреннойстороне отвала.Угол атаки 0°.При обтекании воздушным потоком продолговатого в плане отвала вдольего продольной оси наблюдается картина, качественно напоминающая картинуобтекания такого же отвала под углом 90°.131Для квадратного (круглого в плане) отвала эта картина идентична картинепроцесса обтекания этого отвала под углом 90° (рисунок 3.22). В связи суменьшением ширины преграды, какою является для воздушного потока отвал,уменьшаются и площади зон пониженных скоростей на наветренной изаветренной частях отвала. Соотношение их остается прежним: площадь зоныпониженных скоростей на заветренной части больше площади аналогичной зонына наветренной части отвала.
Минимальные коэффициенты трансформациинаблюдаются также на заветренной части отвала и прилегающей к немутерритории.Значения коэффициентов трансформации, усредненные по участкам дляразличных отвалов при разных направлениях обтекающего воздушного потока,даны в Приложении 1. Табличные аналоги.Терриконик (овальный конический холм) 3 [229]3.4.4.2.Большая крутизна склонов и заостренная вершина делают картинуобтекания терриконика не похожей на обтекание прямоугольного и квадратногов плане отвалов.При обтекании воздушным потоком терриконика зоны пониженныхскоростей на прилегающей к отвалу территории имеют различную конфигурациюв зависимости от направления воздушного потока.Самые большие по площади зоны пониженных скоростей наблюдаются принаправлении набегающего воздушного потока, перпендикулярном продольнойоси терриконика.
Длина этой зоны от подножия отвала достигает 7- 8 высоттерриконика (рисунок 3.23). При направлении воздушного потока вдольпродольной оси терриконика зоны пониженных скоростей имеют наименьшуюплощадь, длина этой зоны не превышает 3 – 4 высот от подножия отвала.На поверхности терриконика зоны повышенных скоростей больше, чем наповерхностиранеерассмотренныхотвалов.Навершинетерриконикакоэффициенты трансформации воздушного потока могут достигать 1,8 (привысоте терриконика 60 м).3Параграф подготовлен по материалам Ф.Л. Серебровского.132Рисунок 3.23 – Изолинии значений коэффициента трансформации воздушного потока,обтекающего терриконик1333.4.4.3.Частичноспланированныйтерриконикстерраснойзастройкой склоновТакая форма природного отвала, как терриконик, характерная доминантаугледобывающих городов, из-за невозможности дальнейшего использования изначительного загрязнения окружающей среды с 1969 года запрещена дляотсыпки.
Рекомендована форма плоского террасированного отвала. Однако до1969 года было отсыпано достаточное количество террикоников, которыенеобходимо преобразовывать для их дальнейшего использования. Часто наиболеецелесообразным являются частичная срезка и планировка терриконика и нарезкатеррас на его склонах с целью последующего озеленения или застройки.В этой серии экспериментов изучалось обтекание модели частичноспланированного терриконика воздушным потоком под углами атаки 0, 45, 90,135 и 180° относительно продольной оси формы рельефа (рисунок 3.24).Рисунок 3.24 – Изолинии значений коэффициента трансформации воздушного потока,обтекающего частично срезанный терриконик с террасной застройкой склонов [170]Угол атаки 0°.Так как воздушный поток направлен параллельно продольной оси модели,картина обтекания этой формы рельефа симметричная.В наветренной нижней части склона наблюдается зона торможения ветра,которая заканчивается в верхней трети склона, достигая значений набегающеговетрового потока (τ =1)- Затем скорость ветра резко увеличивается и достигает134наибольшего значения у верхней бровки склона (τ = 1,2...1,3).
Причем зоныповышенных скоростей располагаются слева и справа от продольной оси модели.Вершина отвала расположена в зоне повышенных скоростей. В заветренной частинаблюдается зона пониженных скоростей.Угол атаки 45°.Трансформацияскоростивоздушногопотокаподчиняетсяобщейзакономерности, т.е. наблюдается снижение скорости в нижней части наветренных и заветренных склонов и увеличение в верхних частях склонов навершине.Угол атаки 90°.Ветровой поток направлен перпендикулярно продольной оси.
Вследствиенесимметричности форы модели относительно поперечной оси картинаобтекания также не является симметричной. Наибольшее значение скорость ветранабирает в верхней части склона и у его бровки (τ = 1,2... 1,4) наименьшеезначение в нижней части заветренного склона. Различие в скорости достигаетсемикратной величины (τ от 1,2 до 1,4).Угол атаки 135°.Характер обтекания воздушным потоком аналогичен углу атаки 45°, ноимеютсясущественныеразличиявследствиенесимметричностимоделиотносительно продольной оси. Так, на наветренной бровке склона т достигаетзначений 1,4, чего не наблюдалось при угле атаки 45°.Угол атаки 180°.Картина обтекания рельефа симметрична, поскольку воздушный потокнаправлен по продольной оси формы модели.
Характер изолиний коэффициентатрансформации τ идентичен характеру изолиний при угле атаки 0°Во всех испытаниях данной модели при разных углах атаки наименьшаяскорость ветра (τ =0,2 и менее) наблюдается в заветренной части нижней третисклона, иногда доходя до середины его. Наибольшая скорость ветра наблюдаетсяв верхней трети наветренного склона и над бровкой модели. Вся верхняяплоскость модели - зона повышенных скоростей ветра.1353.4.4.4. Круглая в плане террасированная карьерная выемкаИсследуемые модели карьерных выемок имели круглую в плане форму сдиаметром круга на уровне земной поверхности 10 h.
Крутизна откосапринималась равной 1/1,1; 1/1,7 и 1/3,3. Склоны имели террасированную форму(рисунок 3.25).При обтекании воздушным потоком круглой в плане карьерной выемкинаблюдали 3 зоны изменения скоростей ветра: зона пониженных скоростей и двезоны повышенных скоростей. Зона пониженных скоростей ветра охватываетпочти всю карьерную выемку. Контур этой зоны располагается на 1/3 глубинывыемки ниже заветренного склона и примерно посередине наветренного склонакарьерной выемки. Наименьшие коэффициенты трансформации воздушногопотока наблюдаются у заветренного склона и могут достигать значений от 0,3 до0,02 в зависимости от крутизны склона и высоты замеров.С увеличением крутизны склонов коэффициенты трансформации в зонепониженных скоростей уменьшаются, С увеличением высоты замеров (с 2 до 10мм, что соответствует высоте замеров 2 и 10 м в натурных условиях) различия вкартине обтекания выемок с разной крутизной склона сглаживаются.Зоны повышенных скоростей располагаются на бровках заветренного инаветренного склонов и имеют серповидную форму.
По величине эти зонынеодинаковы. Зона повышенных скоростей на заветренном склоне выемкизначительно меньше, чем зона на наветренном склоне. При этом коэффициентытрансформации на заветренном склоне также значительно меньше коэффициентов трансформации наветренного склона (1,1 сравнительно с 1,3).Изменение скорости ветра наблюдается не только в пределах контуракарьерной выемки, но и вне контура на прилегающей к карьерной выемкетерритории. Причем ширина этих зон может достигать размеров, равных повеличине глубине выемки на заветренном склоне и до двух-трех глубин выемкина наветренном склоне.Экспериментальные исследования процесса обтекания воздушным потокомразличных форм техногенного рельефа в аэродинамической трубе дают136качественную и количественную картину данного процесса.
Главными условиямимоделирования в аэродинамической трубе, основываясь на теории подобия,следует считать:а)моделирование вертикального профиля набегающего воздушногопотока при скорости его на высоте замеров для открытого ровного места (вневлияния форм рельефа) в соответствии с масштабом испытываемой модели;б)геометрическое подобие модели рельефа необходимо соблюдать вчасти основных ее размеров: длины и ширины в плане и отношения высоты кширине основания характерного сечения (например, для отвала – к заложениюоткоса).Установлены зависимости коэффициентов трансформации воздушногопотока от формы, геометрических параметров техногенного рельефа и отэкспозиции участков рельефа по отношению к ветровому потоку.Экспериментальными исследованиями процесса обтекания воздушнымпотоком техногенных форм рельефа установлено:- коэффициенты трансформации воздушного потока на различных участкахтехногенного рельефа могут изменяться в широких пределах от 0,03 до 1,8;- с увеличением крутизны склона отвала коэффициенты трансформацииуменьшаются в нижней части склона до значений 0,1...0,4 и увеличиваются наверхней бровке отвала до значений 1,6...1,8;- наиболее защищенные от ветра участки располагаются вокруг отвалов отподошвы склона до контура, охватывающего прилегающую к отвалу территориюна расстоянии 5.,.7 высот отвала, а также по бортам и дну карьерных выемок;- наиболее подвержены воздействию ветра верхние участки склоноввершины отвалов, бровки верхних террас и бровки карьерных выемок;- влияние положительных форм техногенного рельефа на аэрационныйрежим прилегающей территории обнаруживается на расстоянии, равном 10...15высотам отвалов, а отрицательных - 2...3 глубинам карьерных выемок; длякарьерно-отвальных комплексов влияние возмущающих факторов ощущается137заметнее при близком взаимном расположении карьерной выемки и отвала иослабевает до нуля на расстоянии, равном 15...
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
