Введение к работе
Актуальность темы. В Узбекистане эксплуатируются крупные каналы: Каршинскнн, Амубухарекнп, Зангский, Джпзакскнн и другие, подача поды в которые осуществляется крупными насосными станциями. Расходы воды, подаваемр" этими каналами, и мощность насосных станций - уникальны. Эксплуатация dthv сооружений вызывает необходимость постановки и решения сложных научно-технических задач. Одна из них относится к гидравлическому расчету неустановившегося течения воды в каналах, обусловленному случайной остановкой насосных агрегатов.
Остановки, связанные со случайными ситуациями на каскадах, вызывают порой катастрофические последствия, при этом особое место занимают ситуации, связанные со случайным отключением электроэнергии на отдельных насосных станциях. Они непродолжительны, поэтому остановка п_,-за этого всего каскада экономически не целесообразна. Тем не менее, за короткий срок, при котором производится повторное включение, в канале происходит резкое изменение горизонта воды, что, естественно, вызывает Переполнение канала, затопление берегов и разрушение гидротехнических сооружений.
Для предотвращения отрицательных воздействий от переполнения
канала возникает необходимость предусматривать запасы в его
высоте или на основе научных рекомендаций вводить
соответствующие авторегуляторы на водосбросах. Для
. формирования программного управления этими регуляторами необходимо изучение динамики изменения глубины и расхода воды вдоль канала.
Описание динамики изменения расхода и глубины воды в каналах основано на использовании гипотез Сеп-Венана. Разработано множество методов решения уравнения неустановившегося движениям также проведены соответствуношиї экспериментальные исследования влияния нестационарной работы насосных агрегатов, турбин и другого гидротехнического оборудования на уроненный режим в каналах. Описанию же и решению уравнения движения воды п канале, возникающего вследствие случайного изменения режима работы насосных станций, уделено недостаточное шшманне.
Предлагаемая диссертационная работа посвящена
математическому описанию неустановившегося движения воды в канале, обусловленному случайным режимом эксплуатации насосной
станции, в форме моментных уравнении . Разработана программа реализации этих уравнений, а их корректность исследована на физической модели. Результаты вычислений сопоставлены сданными натурных экспериментов.
Цели и задачи исследовании. Установление закономерности случайного приращения глубины и расхода ' воды при неустановившемся движении воды в каналах трапецеидальной, прямоугольной и треугольной форм поперечного сечения, обусловленной случайной остановкой или пуском насосной станции. Разработка программы управления регулирующими водосбросными гидротехническими сооружениями и оборудованием.
Поставленная цель достигается решением следующих задач:
1. Исследованием случайного приращения расхода и глубины
' воды в каналах трапецеидальной, прямоугольной и треугольной
формы поперечного сечения при случайном режиме работы насосной станции.
2. Разработкой математической модели, устанавливающей
связь между изменением гидравлических элементов потока с
режимом работы насосных станций.
3. Установлением начальных и краевых условий для численного решения моментного уравнения, описывающего закономерность приращения расхода и глубины потока в каналах трапецеидальной, прямоугольной и треугольной формы поперечного сечения.
4. Проверка корректности полученной математической модели по данным натурных опытов.
5. Решение тестовой задачи по проверке адекватности полученной закономерности приращения глубины потока в канале парямоуголькой формы поперечного сечения с использованием параметров физической модели.
Метод исследований. Основан на применении уравнений количества движения; баланса расхода; теории случайного марковского процесса; метода подобия и размерности в механике.
Научная новизна. На основе теоретических и экспериментальных исследований:
1. Разработаны обобщенные дифференциальные уравнения, связывающие режим эксплуатации насосной станции с гидравлическими элементами потока в каналах трапецеидальной, прямоугольной и треугольнойформ поперечного сечения.
2. Установлена закономерность изменения расхода и глубинь воды в канале в форме моментных уравнений при случайное отключении или включении насосной станции.
3. Рекомендована программа реализации разработанных моментных уравнений для управления положением затворов водосбросных гидротехнических сооружений.
Достоверность полученных результатов.
Корректность разработанной математической модели доказана экспериментами, проведенными на физической модели,а результаты численного решения сопоставлены с д-ишыми натурных опытов.
Практическая ценность н реализации результатов. Разработанные автором диссертации математические модели были использованы в управлении эксплуатации Каршинского и Аму-Зангского магистральных каналов. Внедрение разработанной автором математической модели позволило локализовать частые аварийные ситуации в каналах , связанные с непредвиденными остановками насосных станций.
Апробация работы . Материалы диссертационной работы доложены на научных конференциях в Институте механики и сейсмостойкости сооружении им. Уразбі. ліз, в ТашГУ, на научно-производственных конференциях ТЙИИМСХ и НПО САНИИРИ, на ежегодных конференциях в ИВП АН РУ, а также на семинарах при ИВП АН РУ и НПО САНИИРИ.
Публикация работы. Содержание диссертации опубликовано в 7 печатных изданиях.
Структура и обьем работы . Диссертационная работа состоит из введения , четырех глав, заключения, списка использованной литературы, приложения. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста.