Моделирование гидравлических явлений

Введение 5 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПОДОБИЯ 9 1.1. Моделирование и подобие 9 1.2. Условия подобия 11 1.3. Основные понятия теории размерностей 17 1.4. Механическое подобие систем 26 1.4.1. Геометрическое подобие 26 1.4.2. Кинематическое подобие 28 1.4.3. Динамическое подобие 29 1.5. Закон подобия Ньютона 30 1.6. Соотношение коэффициентов подобия 34 1.7. Одновременное действие нескольких законов динамического подобия 36 Контрольные вопросы 39 2. ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ 40 2.1. Предварительные замечания 40 2.2. Гидравлическое моделирование 41 2.2.1. Общие соображения 41 2.2.2. Приближенное подобие 43 2.2.3. Автомодельность 47 2.2.4. Значение и роль индикаторов подобия 49 Контрольные вопросы 51 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА НА ЖЕСТКИХ МОДЕЛЯХ 52 3.1. Равномерное установившееся движение напорного потока 52 3.2. Равномерное установившееся движение безнапорного потока 62 3.3. Влияние турбулентности на подобие гидромеханических явлений 71 3.4. Моделирование равномерного безнапорного течения при разных масштабах длины и глубины 77 3.5. Моделирование установившегося неравномерного движения жидкости в открытых руслах 86 3.5.1. Плавно изменяющееся движение в прямолинейном русле 86 3.5.2. Моделирование движения воды в криволинейном русле 89 3.5.3. Моделирование при резко меняющемся движении потока 93 3.6. Моделирование русловых потоков на напорных воздушных моделях 95 3.7. Моделирование неустановившегося движения жидкости 100 3.7.1. Неустановившееся движение в открытых руслах 100 3.7.2. Неустановившееся движение в напорных системах 102 Контрольные вопросы 105 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА ЧЕРЕЗ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ 107 4.1. Моделирование водосбросов и водосливов 107 4.2. Особенности моделирования гидравлических явлений в гидротехнических сооружениях 112 4.2.1. Учет сил трения 113 4.2.2. Моделирование течений с вовлечением в поток воздуха 114 Контрольные вопросы 118 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА В ДЕФОРМИРУЕМЫХ РУСЛАХ 119 5.1. Общие положения гидролого-морфологической теории руслового процесса 119 5.2. Моделирование движения воды в размываемых руслах 127 5.2.1. Основы моделирования размываемых русел 127 5.2.2. Условия начала размыва 130 5.2.3. Выбор материала для модельного русла 137 5.3. Моделирование твердого расхода 143 5.3.1. Масштабы моделирования твердого расхода 143 5.3.2. Моделирование деформируемого русла 145 Контрольные вопросы 149 6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ВЗВЕШИВАНИЯ И ОСАЖДЕНИЯ НАНОСОВ 151 6.1. Задачи моделирования переноса наносов 151 6.2. Моделирование осаждения наносов 153 6.3. Моделирование гидравлического транспорта дисперсных материалов 157 6.4. Моделирование местных размывов русла 161 Контрольные вопросы 165 7. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ВЫПОЛНЕННЫЕ В ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА МОРСКОГО И РЕЧНОГО ФЛОТА ИМЕНИ АДМИРАЛА С. О. МАКАРОВА 166 7.1. Характеристика гидротехнической лаборатории и параметры установок 166 7.2. Гидравлические исследования, выполненные в гидротехнической лаборатории в последние годы 172 7.2.1. Исследования пропускной способности водопроводных галерей искусственного сооружения 173 7.2.2. Определение гидравлических характеристик спиральновитых металлических гофрированных труб 178 7.2.3. Определение условий безопасного движения судов на акватории реки Невы в районе проектируемого моста 183 7.2.4. Экспериментальные исследования местного размыва дна в районе шпунтовой защиты строящихся мостовых опор и ледорезных устройств 189 7.2.5. Лабораторные исследования гидродинамического воздействия потока на шлюзующееся судно при наполнении камеры судоходного шлюза 202 Заключение 217 Библиографический список 218