Влияние конструктивных особенностей на регулирующую способность инжекционных водовыпусков

Высокая степень износа гидротехнических сооружений мелиоративных систем и снижение эффективности использования мелиорируемых земель потребовала принятия на государственном уровне ряда программ, ставящих целью развитие и модернизацию мелиоративного комплекса России. Обеспечение водного режима на орошаемых землях требует внедрения технологических инноваций, способных обеспечить регулирование водоподачи гидротехнических сооружений без привлечения невозобновляемых источников энергии при максимальной экономии водных ресурсов. Рассматриваемые в работе инжекционные регуляторы расхода способны использовать гидравлическую энергию потока и осуществлять процесс регулирования с обратной связью. При снижении водопотребления в нижнем бьефе регулятор изменяет свою пропускную способность, обеспечивая в концевой части сооружения циркуляцию излишков поступающей воды. В основу работы водовыпусков положен процесс инжекции, при котором регулятор является подобием струйного насоса, расположенного под перегораживающим канал сооружением или под плотиной небольшого пруда. Энергия потока, проходящего по трубе со стороны верхнего бьефа, используется для инжекции излишков воды, поступающих с током обратной волны по отводящему каналу. Приводятся результаты теоретических исследований, физического и численного моделирования инжекционных водовыпусков с различной формой исполнения проточной части. Особенное внимание уделено исполнению выходного участка сооружения – диффузору и призматическому участку перед ним – камере смешения. Исследованы и впервые получены значения коэффициентов гидравлического сопротивления пирамидальных диффузоров с высокой степенью расширения. Для предотвращения сбойности течения диффузоры оборудованы укороченными раздельными стенками. Обработка данных эксперимента выполнена согласно международным стандартам. При численном моделировании течения в регуляторе в качестве начальных и граничных условий использованы данные физического эксперимента. Приведено сравнение коэффициента расхода исследованных регуляторов, определены значения параметров, необходимых для выполнения гидравлического расчета.

1. Мелиоративный комплекс Российской Федерации: информ. издание. - М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2020. - 304 с.

2. Amaral, Do L.G. H., Ramos M.M., Da Silva D.D., Cecon P.R., & Da Freitas L.C.S.R. (2010). Performance of an automatic discharge regulator for irrigation channels. Engenharia Agricola, 30(6), 1165-1177. https://doi.org/10.1590/S0100-69162010000600017

3. Smith R.J., Raine S.R., & Minkovich J. (2005) Irrigation application efficiency and deep drainage potential under surface irrigated cotton Agricultural Water Management, 71, pp. 117-130. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2004.07.008

4. Menon J., & Mudgal B.V. (2018). Experimental determination of contraction coefficient and velocity coefficient for radial gates with elliptical lips. Sadhana - Academy Proceedings in Engineering Sciences, 43 (4). https://doi.org/10.1007/s12046-018-0818-x

5. Masseroni D., Moller P., Tyrell R., Romani M., Lasagna A., Sali G.,.. Gandolfi C. (2018). Evaluating performances of the first automatic system for paddy irrigation in Europe. Agricultural Water Management, 201, 58-69. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.12.019

6. The shutter-automatic machine throughput of the washing device of the water level automatic regulator Mukaddas-Gaukhar Kadirova E3S Web Conf. 264 03065 (2021) DOI: 10.1051/e3sconf/20 2126403065

7. Бенин Д.М., Снежко В.Л., Абдуллаев И.И. Гидравлические характеристики инжекционных регуляторов расхода // Природообустройство. - 2020. - № 3. - С. 86-91. DOI 10.26897/1997-6011-2020-3-86-91

8. Снежко В.Л. Современные способы обработки данных в исследованиях гидравлических сопротивлений турбулентных потоков // Научно -технический вестник Поволжья. - 2011. - № 1. - С. 179-185.

9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / под ред. М.О. Штейн -берга. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

10. Wilcox D.C. Turbulence Modeling for CFD [Text]: 3rd ed. / D.C. Wilcox. - California: DCW Industries, 2006. - 515 p.

11. Sugati D., & Effendy M. (2018). RANS study of the liquid jet gas ejector. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1983). American Institute of Physics Inc. https://doi.org/10.1063/L5046202

12. Битюцких С.Ю., Спиридонов Е.К. Исследование и расчет гидродинамики в струйном насосе // Вестник ЮУрГУ. Серия «Машиностроение». - 2016. - Т. 16, № 1. - С. 5-15. DOI: 10.14529/engin160101

13. Reddy Y.R. & Kar S. Theory and performance of water jet pump, Trans. ASCE J. Hyd. Div., 94(5) (1968), 1261-1281.