Совершенствование гидравлического расчета шахтного вихревого водосброса

Конструкция вихревого шахтного водосброса связана с высокими напорами и скоростями сбросного потока. В этих условиях возникает опасность размыва русла нижнего бьефа и кавитационных разрушений бетонных поверхностей сооружений. Для эффективной борьбы с этими явлениями нужно использовать течение, которое обладало бы свойствами, способствующими устранению указанных проблем. Таким течением в шахтно-вихревом водосбросе является продольно-циркуляционное течение, которое возможно создать искусственным путем придавая осевому течению вращательную компоненту скорости с помощью завихрителя. При расчете и моделировании вихревых систем с продольно -циркуляционными течениями используют критериальные соотношения: число закрутки Хигера-Бэра, параметр закрутки по Животовскому, число Абрамовича и другие. Предложена зависимость числа Абрамовича от параметра закрутки Животовского. Не учет влияния паровоздушного ядра может привести к недостоверным результатам расчёта. Анализ показазывает, что затухание закрутки в потоках с воздушным ядром происходит менее интенсивно, чем в потоках без воздушного ядра. При расчёте давления на стенке проточного водоотводящего тракта вихревого водосброса в качестве основного метода рекомендуется принимать метод изменения потока момента количества движения, как наиболее строгий. Наличие обратного течения в виде зоны рециркуляции, образующейся в продольно-циркуляционном течении сразу после завихрителя при большой интенсивности закрутки, приводит к уменьшению коэффициента расхода и пропускной способности водосброса. Опыт эксплуатации вихревого водосброса на ГЭС Тери позволяет положительно оценить новые инженерные решения, заложенные в основу его конструкции и дать оптимистическую оценку перспектив использования аналогичных решений при создании водосбросных сооружений высоконапорных гидроузлов.

Improvement of hydraulic calculation of mine vortical spillway

The design of a vortex mine spillway is connected with high pressures and speeds of a waste stream. In these conditions there is a danger of washout of the course of the lower byef and cavitational destructions of concrete surfaces of constructions. Under these conditions, there is a risk washout lower pool channel and cavitation damage concrete surfaces structures. To deal effectively with these phenomena should be used flow, which would have properties that help to eliminate these problems. Such flow in the vortex mine spillway is longitudinally circulating flow, which may create artificial means giving axial rotational flow velocity component using the the swirler. In calculating and modeling of vortex systems with longitudinally-circulating flows used criterial ratio: the number of spin Heeger-Baer, option twist on Givotovsky, number Abramovich and others. Proposed dependence of the number Abramovich from the parameter of the spin by Zhivotovsky. Failure to account for the effect of the steam-core can lead to unreliable results of calculation. The analysis shows that the damping of the spin in the flow with air core occurs less intensively than in streams without an air core. In calculating pressure on the wall of the flow path of a water vortex spillway as the main method is recommended to take a method of changing the flow of angular momentum, as the most severe. The presence of reverse flow in the form of a recirculation zone formed in the longitudinally circulating flow immediately after the swirl at high swirling intensity, reduces the discharge coefficient and the capacity of the spillway. Operating experience vortex spillway at HPP Teri allows positively evaluate new engineering solutions incorporated in a basis of its design and give an optimistic assessment of the prospects for the use of similar solutions in creating high-pressure hydro spillway structures.