Характеристики турбулентного потока при плановом расширении с образованием водоворотных зон

Теория турбулентности является одним из важных разделов динамики открытых потоков. Интерес к экспериментальным исследованиям турбулентности возрос с развитием математического моделирования открытых потоков и необходимостью получения материалов для параметров моделей турбулентности при численном моделировании турбулентных течений. Цель настоящих исследований – изучение характеристик турбулентного потока при плановом расширении с образованием водоворотных зон и получение практических рекомендаций по анализу и расчету кинематической структуры таких потоков. Использовался экспериментальный метод исследований. Получены графики для определения турбулентных касательных напряжений на границе раздела, даны зависимости для определения коэффициентов турбулентного перемешивания. Выявлены зоны интенсивной пульсации скорости, что представляет практический интерес, позволяет предсказать увеличение размывающей способность потока в этих местах, получить рекомендации по укреплению русла и гашению энергии в нижнем бьефе. Результаты позволяют использовать данные при дальнейшем изучении условий зарождения, развития и затухания турбулентности, рассмотреть механизм трансформации энергии турбулентности.

1. Гринвальд Д.И. Турбулентность русловых потоков. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 166 с.

2. Высоцкий Л.И., Высоцкий И.С. Продольно-однородные осредненные турбулентные потоки. - СПб.: Лань, 2015. - 672 с.

3. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник. - СПб.: Лань, 2015. - 656 с.

4. Барышников Н.Б. Динамика русловых потоков: учебник. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - СПб.: РГГМУ, 2016. - 342 с.

5. Козырь И.Е. Структура турбулентности на участке расширения сбойной струи // Труды XV Международной научно-практической конференции «Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия». - Новосибирск, 2015. - № 9. - С. 84-88.

6. Гришанин К.В. Основы динамики русловых потоков. - М.: Транспорт, 1990. - 319 с.

7. Шеренков И.А. Прикладные плановые задачи гидравлики спокойных потоков. - М.: Энергия, 1978. - 240 с.

8. Ширшов А.Н. Численные методы в гидравлике нижнего бьефа. - М.: Энергия, 1974. - 116 с.

9. Пикалова И.Ф. Характеристики турбулентности пойменного потока, обтекающего русловые сооружения // Гидравлика: Сборник научных трудов. - Т. 68. - М.: Изд-во МГМИ, 1981.

10. Sam R.G., Lessman R.C. An experimental study of flow over a rectangular body // J. Fluids Engin. - 1979. - vol. 101. - pp. 443-448.