Диссертация (1141510), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Результаты вычислений расчётных значений коэффициенташероховатости "n"В экспериментах по определению коэффициента шероховатости, длязащитного покрытия, выполненного из геомата, заполненного щебнем ибитум-полимерным вяжущим, вертикальная стенка лотка была покрытаглянцевыми пластмассовыми листами, фото стенки лотка показано на Рисунок3.9.
При расчёте коэффициента шероховатости по формулам (3.15), (3.17) и94(3.19), учитывались поверхности с разной шероховатостью, а именноглянцевых пластмассовых листов покрывающих вертикальную стенку игеомата, заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим покрывающегодно и откос. По этой причине, приведенные выше экспериментальныезначения коэффициента шероховатости, для крепления ложа русла, даютпредставления об обобщённой величине коэффициента шероховатости ср .Рисунок 3.9 – Вертикальная стенка рабочего участка, облицованнаяглянцевыми пластмассовыми листамиВ составных руслах, в которых разные участки смоченного периметравыполнены из материала с различной шероховатостью, среднее значениекоэффициента шероховатости ср определяется по зависимости:ср = ∙ + пл ∙ пл + ( + √ + ) ∙ р,(3.32)95где: и пл – коэффициент шероховатости покрытия выполненного изгеомата,заполненногощебнемибитум-полимернымвяжущимипластмассовых листов соответственно; и пл – смоченный периметр покрытия выполненного из геомата,заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим и пластмассовых листовсоответственно; – ширина дна лотка; – заложение откоса, = 1;ℎр – средняя глубина потока.Из формулы (3.32) выводим зависимость для определения истинногозначения коэффициента шероховатости исследуемого материала: =Врасчётахср ∙ + ср ( + √ + ) ∙ р − пл ∙ р + √ + ∙ ркоэффициенташероховатости, ,(3.33)коэффициентшероховатости пластмассовых листов пл принят равным пл = 0,009, как дляпокрытий, покрытых эмалью или глазурью.
Данные Таблица 3.3 и Таблица 3.4пересчитывались с учётом влияния значения коэффициента шероховатостипл . Значения коэффициентов шероховатости покрытия выполненного изгеомата, заполненного щебнем и битум-полимерным вяжущим приведеныв Таблица 3.5 и Таблица 3.6.96Таблица 3.5 – Результаты пересчёта коэффициента шероховатости покрытия,п расход = 162,01 л/сг−к расход = 162,01 л/см расход = 162,01 л/сп расход = 122,59 л/сг−к расход = 122,59 л/см расход = 122,59 л/сп расход = 82,7 л/сг−к расход = 82,7 л/см расход = 82,7 л/сУчасток, створырассчитанное по формуле (3.4) при уклоне дна лотка = 0,00731-20,0155 0,0146 0,0155 0,0199 0,0180 0,0187 0,0187 0,0174 0,01791-30,0156 0,0147 0,0156 0,0187 0,0171 0,0178 0,0194 0,0179 0,01851-40,0160 0,0149 0,0158 0,0171 0,0160 0,0167 0,0178 0,0166 0,01721-50,0157 0,0147 0,0156 0,0162 0,0154 0,0161 0,0173 0,0163 0,01692-30,0157 0,0147 0,0156 0,0168 0,0157 0,0165 0,0202 0,0184 0,01902-40,0162 0,0151 0,0160 0,0152 0,0145 0,0153 0,0170 0,0160 0,01672-50,0157 0,0148 0,0157 0,0148 0,0142 0,0149 0,0166 0,0158 0,01643-40,0166 0,0154 0,0163 0,0139 0,0135 0,0142 0,0142 0,0139 0,01453-50,0158 0,0148 0,0157 0,0140 0,0141 0,0144 0,0151 0,0155 0,01524-50,0148 0,0141 0,0150 0,0142 0,0138 0,0145 0,0159 0,0152 0,015897Таблица 3.6 – Результаты пересчёта коэффициента шероховатости покрытия,п расход = 166,31 л/сг−к расход = 166,31 л/см расход = 166,31 л/сп расход = 120,28 л/сг−к расход = 120,28 л/см расход = 120,28 л/сп расход = 83,44 л/сг−к расход = 83,44 л/см расход = 83,44 л/сУчасток, створырассчитанное по формуле (3.4) при уклоне дна лотка = 0,02371-20,0178 0,0161 0,0171 0,0183 0,0167 0,0175 0,0177 0,0164 0,01711-30,0192 0,0171 0,0181 0,0187 0,0170 0,0178 0,0194 0,0177 0,01841-40,0196 0,0173 0,0183 0,0174 0,0160 0,0169 0,0196 0,0178 0,01851-50,0196 0,0173 0,0183 0,0183 0,0167 0,0175 0,0186 0,0171 0,01782-30,0213 0,0185 0,0194 0,0188 0,0170 0,0179 0,0216 0,0193 0,01992-40,0205 0,0179 0,0189 0,0166 0,0154 0,0163 0,0207 0,0186 0,01932-50,0200 0,0176 0,0186 0,0178 0,0162 0,0171 0,0191 0,0174 0,01813-40,0191 0,0169 0,0179 0,0146 0,0139 0,0148 0,0200 0,0181 0,01883-50,0188 0,0173 0,0177 0,0170 0,0161 0,0166 0,0180 0,0172 0,01744-50,0185 0,0165 0,0175 0,0186 0,0168 0,0177 0,0159 0,0151 0,015898Данные,полученныевТаблица3.5иТаблица3.6,былипроанализированы и основные показатели всех этих значений представлены вТаблица 3.7 и Таблица 3.8.Таблица 3.7 – Результаты расчёта коэффициента шероховатости n при уклонесрп расход = 162,01 л/см расход = 162,01 л/сп расход = 122,59 л/сг−к расход = 122,59 л/см расход = 122,59 л/сп расход = 82,7 л/сг−к расход = 82,7 л/с0,1630,16810,0158 0,0148 0,0157 0,0161 0,0152 0,0159 0,0172 0,0163 0,01680,0166 0,0154 0,0163 0,01990,0148 0,01410,0150,0139 0,0135 0,0142 0,0142 0,0139 0,01451,1221,0921,0871,4321,3331,3171,4231,3241,3102,8262,1572,03312,1329,2679,09710,3817,8138,0106,218-5,7405,286-4,2745,343-3,034/√0,1576 0,1478 0,1568 0,1608 0,1523 0,1591 0,1722г−к расход = 162,01 л/с∑м расход = 82,7 л/сУчасток, створыдна лотка = 0,0073 2)ср%10∑ (1 −(1 −)∙ 100%0,0180,0187 0,0202 0,01840,01999Таблица 3.8 – Результаты расчёта коэффициента шероховатости прип расход = 166,31 л/сг−к расход = 166,31 л/см расход = 166,31 л/сп расход = 120,28 л/сг−к расход = 120,28 л/см расход = 120,28 л/сп расход = 83,44 л/с∑0,1944 0,1725 0,1818 0,1761 0,1618 0,1701 0,1906 0,1747 0,1811ср0,0194 0,0173 0,0182 0,0176 0,0162 0,0170 0,0191 0,0175 0,01810,0213 0,0185 0,0194 0,01880,0178 0,0161 0,0171 0,0146 0,0139 0,0148 0,0159 0,0151 0,0158/√г−к расход = 83,44 л/сУчасток, створым расход = 83,44 л/суклоне дна лотка = 0,0237 2)ср%10∑ (1 −(1 −)0,0170,0179 0,0216 0,0193 0,01991,1971,1491,1351,2881,2231,2091,3581,2781,2594,9083,7323,5466,9715,5685,2418,0616,3126,12111,265-5,1168,120-4,8798,342-3,534∙ 100%Результаты средних значений коэффициента шероховатости, с учётомвсех расчётных значений, полученных в Таблица 3.7 и Таблица 3.8 приразнообразных уклонах и расходах, представлены в Таблица 3.9.100Таблица 3.9 – Результаты расчёта коэффициента шероховатости с учётомвсех расчётных значений.Параметр∑ср/√ 2)ср%10∑ (1 −(1 −)∙ 100%м1,0517 0,0175 0,0139 0,02160,64358,1717,569г−к0,9721 0,0162 0,0135 0,01930,69956,276-п1,0170 0,0170 0,0142 0,01990,71366,1724,415большойразбросзначенийВрезультатерасчётовполучилсякоэффициента шероховатости, это произошло из-за образования косых волн.Волны образовывались из-за шероховатости покрытия откоса.
В результатеобразования косых волн возникали дополнительные потери энергии потока.Сравнив среднеквадратичное отклонение значений коэффициенташероховатости рассчитанного по трём формулам получим, что в расчётах поформуле Маннинга получилось наибольшее среднеквадратичное отклонение,котороесоставляет8,2%.Значениякоэффициенташероховатости,рассчитанные по формуле Гангилье-Куттера, получились значительно нижезначений, рассчитанных по другим формулам, что при гидравлическомрасчёте каналов будет завышать его пропускную способность.Исходяизполученныхрезультатоврасчётовкоэффициенташероховатости , при разных расходах и уклонах дна лотка, для покрытиявыполненного из геомата, заполненного щебнем и битум-полимернымвяжущим, можно рекомендовать значение = 0,0175, рассчитанное поформуле Маннинга.3.7.
Исследование пульсационных характеристик потока и их влияниена устойчивость покрытияПри движении потока воды в потоке возникают пульсации давленияпотока, которые оказывают влияние на покрытие канала. Последствия данных101пульсаций могут быть разными: это может быть дополнительный пригрузпокрытия, придающий большую устойчивость, или отрыв полотна, за счётобразования отрывных усилий, вызванных большими пульсациями подпокрытием. Для определения влияния пульсаций водного потока на покрытие,выполненное из геомата, заполненное щебнем и битум-полимернымвяжущим, проводились данные исследования. Цели исследования: оценкаустойчивости покрытия и исследование влияния расхода на изменениепульсационных характеристик.Для исключения влияния разных характеристик потока и получениеидентичных параметров потока, исследования пульсационных характеристикпроизводились в одном створе (сечении) рабочего участка.
Эксперименты поопределению влияния пульсационных характеристик потока на покрытие,выполненное из геомата, заполненного щебнем и битум-полимернымвяжущим, выполнялись при следующих расходах = 82 л/с, = 122 л/с и = 162 л/с,уклондналоткаоставалсянеизменным.Измеренияпроизводились при помощи одного и того же индукционного датчикадавления ДД-10.Всего было выполнено 4 серии испытаний. В первых двух серияхиспытаний датчик располагался под исследуемым покрытием. Для этого в днеи откосе установки просверливались отверстия, соответствующие диаметрудатчика, затем в этих отверстиях по очереди устанавливался и закреплялсядатчик ДД-10, после этого проводились серии испытаний при трех расходах.В третьей и четвёртой серии испытаний датчик располагался на одном уровнес исследуемым покрытием, для этого просверливалось отверстие висследуемом покрытие, при этом место расположения датчика в планеоставалось неизменным.
Схема с расположением датчиков показана наРисунок 3.10. Измерения скоростей потока осуществлялась трубкой Пито.10221431 - датчик установлен на дне под покрытием; 2 - датчик установлен на дне на одном уровне спокрытием; 3 - датчик установлен на откосе под покрытием; 4 - датчик установлен наоткосе на одном уровне с покрытием.Рисунок 3.10 – Схема расположения датчиковТак как исследования проводились в лабораторных условиях, сиспользованием одного и того же насосного оборудования, характеристикипотока во всех сериях испытаний оставались неизменными.Для определения времени фиксации измерений датчика использоваласьтеорема Котельникова В.А., по которой интервал дискретизации находится последующей формуле:∆ =,(3.34)где: – наибольшая частота в спектре.Для определения нижней границы частотного диапазона воспользуемсяследующей формулой:(3.35) = ⁄ ,Горизонтальныймасштабтурбулентности0определялсяпоследующей формуле: = / ,где: – длинна участка; – минимальная средняя скорость водного потока.(3.36)103Длина реализации находилась по следующей формуле:(3.37) = ( … ) ,При проведении замеров, время фиксации измерений датчикасоставляло от 120 до 180 секунд, шаг времени задержки 50 мс, частотавыборок от 170 до 521.3.8.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
