High-head vortex spillway system

Krivchenko, G. I.; Ostroumov, S. N.

doi:10.1007/bf02376883

Cited by 3 publications

(2 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Статья посвящена исследованию модели описания тензора вязких напряжений и зон локальной устойчивости вязкого течения несжимаемой жидкости, в технической и нормативной литературе получившего название «контрвихревое» [1,2]. Течение характеризуется тем, что его коаксиальные слои вращаются в противоположных направлениях.…”

Section: Introductionunclassified

“…Это свойство особенно в турбулентном диапазоне имеет большой потенциал практиче ского применения [3][4][5] от микробиологии, энергетики и ракетостроения для получения высокодисперсных коллоидных или горючих смесей до теплотехники для повышения интенсивности теплообмена [6][7][8][9]. Однако контрвихревые течения обладают крайне высокой степенью гидро- 1 СО 34. 21.308-2005.…”

Section: Introductionunclassified

See 1 more Smart Citation

Viscous stress tensor and stability of laminar contravortical flows

Zuikov

Bazhina

2019

Vestnik MGSU

View full text Add to dashboard Cite

1 Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ); 125319, г. Москва, Ленинградский проспект, д. 64; 2 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26 А ННОТА Ц И Я Введение: в контрвихревых течениях коаксиальные слои вращаются в противоположных направлениях. Это определяет их сложную пространственную структуру. Актуальность темы в уникально эффективном перемешивании движу щейся среды. Это свойство имеет потенциал применения от микробиологии и ракетостроения для получения высокодисперсных смесей до теплотехники для повышения интенсивности теплообмена. Однако контрвихревые течения обладают высокой степенью гидродинамической неустойчивости. Это затрудняет эффективное развитие указанных технологий. Контрвихревые течения наблюдаются в отсасывающих трубах гидротурбин Френсиса, работа которых на пониженной мощности вызывает режимы со значительным нарастанием вибраций гидроагрегатов, вплоть до их разрушения. Цель исследования -выявление физических закономерностей гидродинамики контрвихревых течений общих как при ламинарных, так и турбулентных режимах движения жидкости. Материалы и методы: теоретический анализ тензора вязких напряжений и зон локальной устойчивости контр вихревых ламинарных течений. Результаты: приведено математическое описание тензора вязких касательных (τ ij ) и нормальных (σ ii ) напряжений, а также определены зоны локальной устойчивости течения по критериям Рэлея (Ra) и Ричардсона (Ri). Приведены графики радиальноаксиальных распределений компонент вязких напряжений, зон локальной устойчивости, по казана точка «распада» течения. Решения получены в виде рядов Фурье -Бесселя. Выполнен анализ гидродинамической структуры течения. Выводы: установлено, что наиболее значительные вязкие напряжения наблюдаются в начале зоны взаимодействия противоположно вращающихся слоев. Вихревое ядро, окружающее геометрическую ось потока, является областью с наиболее неустойчивым течением. В верхних слоях ядра расположена зона слабой неустойчивости с числами Ричардсона до Ri = -1, ниже нее (ближе к центру потока) лежит зона дестабилизации течения с числами Ричардсона Ri = от -10 до -100, примыкает к оси потока зона с быстро нарастающей неустойчивостью до значений Ri = -1000. Это зона потери устойчивости течения, завершающаяся «распадом вихря». К ЛЮЧ ЕВЫЕ СЛО ВА: противоположно вращающиеся коаксиальные слои, ряды Фурье -Бесселя, распад вихря Д Л Я Ц ИТИРОВА НИ Я: Зуйков А.Л., Бажина Е.В. Тензор вязких напряжений и устойчивость ламинарных контрвихревых течений // Вестник МГСУ. A B ST R ACTIntroduction: coaxial layers in countervortex flows rotate in the opposite directions. This determines their complicated spatial structure. The relevance of the subject is in the uniquely effective mixing of the moving medium. This property has a great potential of application from microbiology and missile building for obtaining highly dispersed mixtures to heat engineering for increasing the intensity of heat transfe...

show abstract

Section: Introductionunclassified

Viscous stress tensor and stability of laminar contravortical flows

Zuikov

Bazhina

2019

Vestnik MGSU

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

A model of a high-head bottom spillway with interaction of concentric swirled flows

Zuikov¹,

Chepaikin²

1986

Hydrotechnical Construction

View full text Add to dashboard Cite

When designing hlgh-head spillways the provision of protection of the waterway of the structure from the destructive action of the high-velocity flow is a complex problem. It is often economically expedient to use low-head spillways as the service ones in the case of high heads and also to closely arrange or combine the power and spillway conduits. In these cases it is necessary to create conditions for dissipating the excess kinetic energy of the discharge behind the service gates to prevent cavitation erosion of the linings and scour in the lower pool, to reduce the dynamic loads on the structural elements, and to provide normal conditions of operation of the power conduits.For a number of years scientific laboratories of our country have been investigating socalled eddy spillways [i] based on the effect of swirling the flow in the exit section behind the dlscharge-regulating gate. It was established as a result of these works that when the flow is swirled the pressure increases and the wall velocities decrease as a consequence of the effect of the!~centrifugal forces on the walls of a cylindrical tunnel. This increases the cavitation safety of the spillway. The use of the interaction of swirled flows makes it possible to reliably dissipate their excess kinetic energy [2, 3].Thus the investigations showed the prospects of spillways of this type for high-head hydraulic structures [4]. An analysis of the expected technical--economical, layout, and operating characteristics shows their competitiveness and, in a number of cases, advantages over spillways of the traditional types, particularly over multilevel spillway systems [5, 6]. At present research is practically completed, considerable empirical data have been accumulated, methods of calculation hay been developed for the majority of spillways of this type, and a pilot model wlth an 800-unmdiameter exit conduit has been tested [7]. The necessary data are available for converting from research to practical introduction. However, the obstacle on this path was the complexity and labor intensity of construction and the technological inefficiency of the majority of the designs proposed by researchers.With consideration of this, at the hydrodynamics laboratory of the Moscow Special Design Department of Steel Hydraulic Structures (Mosgidrostal') investigations were aimed at developing primarily rather simple designs of bottom eddy spillways based on using the usual types of high-head sates mastered by Soviet industry: vertical-llft and radial. The possibility of realizing such a spillway system was examined in one of the publications [8]. As a result of the given work, a spillway system in which dissipation of the kinetic energy is accomplished by the interaction of concentric oppositely swirled flows was proposed and investigated on a model (Fig. 1).The spillway operates in the following way. Two flows from the entrance sections 1 enter the gate chambers with the emergency-guard 2 and service 4 gates, from under which in a free-into-air regime behind the gates (via...

show abstract

Dissipation of the energy of a high-velocity flow in tunnel spillways

Gal'perin¹,

Rozanova²,

Zolotov³

et al. 1979

Hydrotechnical Construction

View full text Add to dashboard Cite

Multipurpose high-head hydrostations have become widespread in hydrotechnical construction. Many have earth dams, which require the construction of long tunnel spillways for temporary discharges during construction and then for operating discharges.To reduce the cost of constructing such spillways and shortening the time of constructing the complete hydrostation, it is expedient to increase the discharges in the tunnels and heads on the gates. In the completed Charvak hydrostation and the Nurek hydrostation (under construction) the design discharges of the i0 • ii m tunnels exceeded 2000 m3/sec, the heads on the gates were ii0 m, and the velocity beyond the gate chambers was 40 m/sec. The Rogun hydrostation is being constructed with a head on the gates up to 200 m, which leads to an increase in velocity to 60 m/set. All this requires the solution of a number of problems, including reduction of a certain part of the kinetic energy of the flow inside the tunnel directly past the gate chambers in order to lessen the dynamic effect on elements of the structures and cavitation erosion of the conduit surfaces.Methods for reducing the kinetic energy in the form of baffle devices and ejection of the jet that have gained popularity in high overflow dams are not applicable for tunnel spillways owing to the limited height and closed state of the conduit.

show abstract

High-head vortex spillway system

Cited by 3 publications

References 0 publications

Viscous stress tensor and stability of laminar contravortical flows

Viscous stress tensor and stability of laminar contravortical flows

A model of a high-head bottom spillway with interaction of concentric swirled flows

Dissipation of the energy of a high-velocity flow in tunnel spillways

Contact Info

Product

Resources

About