Гидравлические расчёты энергетических сооружений и технологических аппаратов

???????????????????????????????

Краткое описание проекта:

Гидротехнические сооружения, тепловые и атомные электростанции, различные технологические тепломассообменные аппараты, различные устройства, использующие струйные течения рассчитываются на базе основных законов гидродинамики и гидравлики. Использование общих законов движения жидкости позволяет успешно решать прикладные задачи расчёта различных устройств. В зависимости от условий, гидравлический подход предполагает возможность осреднения уравнений движения по глубине потока, по его ширине или даже по площади поперечного сечения. Поскольку до настоящего времени отсутствует строгая теория турбулентных течений, приходится применять различные, так называемые, „ полуэмпирические теории турбулентности“, требующие введения опытных коэффициентов. Поэтому при решения задач даже в трёхмерной постановке необходимо для   проверки результатов сопоставление их с опытными данными. Результаты расчётов, направленных на научное обоснование проектов крупных энергетических устройств, как правило, должны подтверждаться специальными модельными исследованиями. При этом, надёжность полученных результатов в значительной степени зависит от искусства постановки задачи, то есть выбора наиболее существенных факторов, в значительной степени определяющих особенности рассматриваемого процесса или явления.Накопленный авторами богатый опыт постановки и решения разнообразных задач может служить гарантией успешного выполнения исследований , связанных с движения жидкостей .Некоторые результаты исследований представлены в монографиях: В.С. Боровков и Ф.Г. Майрановский «Аэрогидродинамика систем вентиляции и кондиционирования воздуха» и Ф.И.Богомолов, В.С.Боровков, Ф.Г.Майрановский «Высокоскоростные потоки со свободной поверхностью».

При перечислении возможных проектов выбраны лишь некоторые; тематика проектов может быть существенно расширена.

Основные направления проектов:

  1. Исследования элементов гидротехнических сооружений – водосбросов, водопропускных туннелей, каналов, водозаборов;
  2. Исследования элементов тепловых и атомных электростанций;
  3. Гидравлические исследования аппаратов и процессов химической технологии;
  4. Исследование движения жидкостей при проектировании систем коммунального хозяйства;
  5. Научное обоснование проектов, связанных с ирригацией и мелиорацией.
  6. Исследования закономерностей распространения струйных течений;
  7. Исследования деформаций русел рек и размыва берегов водохранилищ, движения взвесенесущих потоков.

Опыт разработок по тематике проектов:

15Гидравлические исследования водосброса Чиркейской ГЭС. ( научный руководитель Ф.Г.Майрановский, ответственный исполнитель В.С. Боровков). Чиркейская ГЭС – самая мощная гидроэлектростанция на Северном Кавказе. Имеет вторую по высоте плотину в России и самую высокую в стране арочную плотину. Водосброс состоит из туннеля диаметром около 12м и длиной 510м., открытого канала длиной 100м. и концевого водосброса, выполняющего функции носка-трамплина. Напор над уровнем носка-трамплина составляет 160м.Входная часть туннеля постепенно сужается от 20,5м до 11м.Особенностью туннеля является поворот в вертикальной плоскости на угол около 50 градусов. Длина крутопадающей части туннеля около 100м, поэтому течение на этом участке меняется по длине. Основной задачей исследований было изучение возникновения и нарастания аэрации потока, а также определение опасности возможного перехода безнапорного течения в туннеле к напорному режиму. Выполнены расчёты изменения величины аэрации потока по длине водосбросного туннеля, возможность образования катящихся волн и уточнены значения гидравлических сопротивлений, которые определяют во многом глубину высокоскоростного потока воды в туннеле. Результаты расчётов проверялись экспериментальными исследованиями на крупномасштабной модели и получено удовлетворительное соответствие данных.

Гидравлические исследования системы водяного охлаждения тепловых элементов реакторов на быстрых нейтронах атомных электростанций научный руководитель Ф.Г.Майрановский, ответственный исполнитель В.С. Боровков). В реакторах на быстрых нейтронах охлаждение тепловыделяющих элементов, имеющих температуру от 650 до 700 град., осуществляется с помощью жидкого натрия. Поток жидкого натрия, имеющий свободную поверхность, обтекает цилиндрические стержни тепловых элементов со скоростью около 8м/с. Задачей работы было исследование возможного захвата воздуха при обтекании тепловыделяющих элементов потоком натрия. В случае даже незначительного захвата воздуха и осаждения пузырьков на поверхности тепловых элементов, возникает опасность локального их перегрева и разрушения с возможными катастрофическими последствиями для атомной электростанции. Была разработана модель захвата воздуха турбулентным потоком со свободной поверхностью при обтекании им цилиндрических тел. Учитывая особую опасность аварий атомных электростанций ,были выполнены дополнительно экспериментальные исследования на фрагменте реактора в натуральную величину. Результаты расчётов показали хорошее соответствие с данными экспериментальных исследований.