Как вы понимаете что такое волна прорыва

волна прорыва

3.2.5 волна прорыва: Волна перемещения, образующаяся в нижнем бьефе плотины в результате прорыва напорного фронта.

7. ВОЛНА ПРОРЫВА — волна, образовавшаяся в нижнем бьефе гидротехнического сооружения или естественного образования, создающего перепад уровней воды, в результате стремительного падения туда вод водохранилища при прорыве.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Волна основного типа
Волнистая поверхность изделия из пластмассы

Полезное

Смотреть что такое «волна прорыва» в других словарях:

волна прорыва — Волна перемещения, образующаяся в нижнем бьефе плотины в результате прорыва напорного фронта. [СО 34.21.307 2005] Тематики безопасность гидротехнических сооружений … Справочник технического переводчика
СО 34.21.307-2005: Безопасность гидротехнических сооружений. Основные понятия. Термины и определения — Терминология СО 34.21.307 2005: Безопасность гидротехнических сооружений. Основные понятия. Термины и определения: 3.2.1 авария на гидротехническом сооружении: Характерная для гидротехнического сооружения и условий его эксплуатации потенциально… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ПНАЭ Г-05-035-94: Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на ядерно- и радиационно опасные объекты — Терминология ПНАЭ Г 05 035 94: Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на ядерно и радиационно опасные объекты: 2. ВЗРЫВ ДРЕЙФУЮЩИХ ОБЛАКОВ результат возгорания утечек воспламеняющихся газов в виде облаков, которые,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Алтайская ГЭС — Эта статья или часть статьи содержит информацию об ожидаемых событиях. Здесь описываются события, которые ещё не произошли. Алтайская гидроэлектростанция (Горно Алтайская ГЭС, Катунская ГЭС) проектируемая ГЭС на … Википедия
Блокада Ленинграда — У этого термина существуют и другие значения, см. Блокада. Блокада Ленинграда Великая Отечественная война Вторая мировая война … Википедия
Блокада Ленинграда 1941—1944 — Блокада Ленинграда Великая Отечественная война Вторая мировая война Памятник Петру I в защитном устройстве на площади Декабристов. Август 1941 г … Википедия
Бомбардировки и артобстрелы Ленинграда — Блокада Ленинграда Великая Отечественная война Вторая мировая война Памятник Петру I в защитном устройстве на площади Декабристов. Август 1941 г … Википедия
Ленинградская битва 1941-1944 гг. — Блокада Ленинграда Великая Отечественная война Вторая мировая война Памятник Петру I в защитном устройстве на площади Декабристов. Август 1941 г … Википедия
Ленинградская битва 1941–44 годов — Блокада Ленинграда Великая Отечественная война Вторая мировая война Памятник Петру I в защитном устройстве на площади Декабристов. Август 1941 г … Википедия
Ленинградская блокада — Блокада Ленинграда Великая Отечественная война Вторая мировая война Памятник Петру I в защитном устройстве на площади Декабристов. Август 1941 г … Википедия

Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

�� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,
WordPress, MODx.

Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
Искать во всех словарях
Искать в переводах
Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Методика прогнозирования гидродинамической аварии

Кушина, А. С. Методика прогнозирования гидродинамической аварии / А. С. Кушина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2022. — № 13.1 (408.1). — С. 18-20. — URL: https://moluch.ru/archive/408/86040/ (дата обращения: 16.03.2024).

В статье проведен анализ методов оценки инженерной обстановки при разрушении гидротехнического сооружения.

Ключевые слова: гидродинамическая авария, волна прорыва, катастрофическое затопление, инженерная обстановка, сооружение, возможное затопление, гидротехническое сооружение.

За последние 10–15 лет на водохозяйственных объектах России отмечалось значительные снижение уровня надежность и увеличение опасности возникновения аварийных ситуаций в связи с общим снижением уровня надзора за их безопасностью, сокращением объемов и снижением качества ремонтных работ.

К основным гидротехническим сооружениям относятся плотины (естественные, искусственные), водозаборные и водосборные сооружения (шлюзы), разрушение которых приводит к гидродинамической аварии.

Следствием данной аварии является катастрофическое затопление.

Под инженерной обстановкой, сложившейся в результате ЧС мирного времени, понимают характер и степень разрушений зданий, сооружений, коммунально-энергетических систем (КЭС) и других устройств, обуславливающих объемы и последовательность ведения аварийно-спасательных и других неотложных работ (АС и ДНР), ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС).

Метод оценки инженерной обстановки ГТС — мониторинг.

Исходными данными для оценки инженерной обстановки:

Сведения о наиболее вероятных стихийных бедствий, аварий и намерениях и возможностях противника по применению ССП.
Характеристики (параметры) первичных и вторичных факторов поражения.
Характеристики зданий, сооружений и элементов инфраструктуры.
Характеристики защитных сооружений для укрытия персонала.

Факторами, влияющими на повреждение или разрушение инженерных защитных сооружений, влияют:

экстремальные расходы воды;

недостаточная пропускная способность водосбросных сооружений;

неисправность механического оборудования;

нарушение прочности (устойчивости) сооружений;

нарушение фильтрационной прочности различных частей гидроузлов, большие потери на фильтрацию.

Повышение требований к мерам по предотвращению или смягчению последствий наводнений делает актуальным совершенствование традиционных методов оценки параметров речного стока в различные фазы гидрологического режима рек.

В настоящее время в России, как и в ряде других стран применяются физико-математические модели формирования стока, частным случаем которых являются динамико-стохастические модели. Такого типа математические модели успешно применяются в исследовательских работах в основном при решении фундаментальных задач. Для их использования необходимо иметь большое количество параметров, характеризующих водный бассейн, что существенно усложняет задачу моделирования и ограничивает ее применение на больших по площади водных бассейнах.

Начальной фазой гидродинамической аварии (ГА) является прорыв плотины, который представляет собой процесс образования прорана и неуправляемого потока воды водохранилища из верхнего бъефа через проран в нижний бъеф. Во фронте устремляющегося в проран потока воды образуется волна прорыва.

Проран — узкий проток в теле (насыпи) плотины, косе, отмели, в дельте реки, или спрямленный участок реки, образовавшийся в результате размыва излучины в половодье. Волна прорыва — волна, образующаяся во фронте проходящего в проран потока воды, имеющего значительную скорость движения и обладающего большой разрушительной силой. Следовательно, поражающее действие волны прорыва ГА связано с распространением с большой скоростью воды, создающей угрозу возникновения ЧС. Поражающий фактор ГА — волна прорыва гидротехнического сооружения. Основными параметрами ее поражающего действия являются скорость, высота и глубина волны прорыва, температура воды, время существования волны прорыва. По своей физической сущности волна прорыва представляет собой неустановившееся движение потока воды, при котором глубина, ширина, уклон поверхности и скорость течения изменяются во времени (рис.1).

Волна прорыва и ее сущность

Рис.1. Волна прорыва и ее сущность

Высота волны прорыва и скорость ее распространения зависят от объема и глубины водохранилища, площади зеркала водного бассейна, размеров прорана, разницы уровней воды в верхнем и нижнем бъефах, гидрологических и топографических условий русла реки и ее поймы. В районе нулевого створа (тела плотины) высота волны прорыва ( Н _вп ) определяется по формуле:

где Н — глубина водохранилища у плотины, м; Н _нб — высота нижнего бъефа, м.

Высота волны прорыва, как правило, находится в пределах 2–12м и может достигать 10–30м. Скорость распространения волны прорыва составляет 3–25 км/ч, а для горных и предгорных районов — до 100 км/ч.

Примечание. Скорость движения волны прорыва V =2,7–6 м/с принимается для зон катастрофического затопления и опасного затопления, а для участков возможного затопления — V =1,5–2,5 м/с.

При этом статическое давление потока воды — не менее 20 кПа (0,2 кгс/см 2 ) с продолжительностью действия не менее 0,28 ч.

Характер воздействия на объект поражающего фактора определяется гидродинамическим давлением потока воды (гидропотоком), высотой, глубиной и скоростью потока воды, уровнем и временем затопления, деформацией речного русла, загрязнением гидросферы, почв, грунтов, размыванием и переносом грунтов.

Основным последствием гидродинамической аварии является катастрофическое затопление местности.

Катастрофическое затопление распространяется со скоростью волны прорыва и приводит через некоторое время после прорыва плотины к затоплению обширных территорий слоем воды более 0,5–10м. При этом образуются зоны затопления. Так, в РФ при разрушениях или авариях на ГТС (плотины, дамбы, перемычки, шлюзы и т. п.) в зоне затопления окажутся десятки миллионов человек, тысячи населенных пунктов, предприятий, сооружений, сельскохозяйственных земель и др. Возможный ущерб от такой гидродинамической аварии в РФ составит 250 млрд рублей.

Зоной затопления при разрушении ГТС называется часть прилегающей к реке (озеру, водохранилищу) местности, затопляемой водой. В зависимости от последствий воздействия потока воды из-за разрушения ГТС на территории возможного затопления выделяют зону катастрофического затопления (ЗКЗ). Часть зоны затопления, в пределах которой распространяется волна прорыва, вызывающая массовые потери людей, разрушения зданий и сооружений, уничтожение других материальных ценностей и называется зоной катастрофического затопления. На ее внешних границах высота гребня волны прорыва ( Н _вп ) превышает 1м (рис.1), а скорость ее движения — более 10 м/с. Время, в течение которого затопленные территории могут находиться под водой, колеблется от 4ч до нескольких суток. Параметры зоны затопления зависят от размеров водохранилища, напора воды и других характеристик конкретного гидроузла, а также от гидрологических и топографических особенностей местности.

Зона катастрофического затопления определяется заранее на стадии проектирования ГТС. В границах этой зоны выделяют участок возможного (вероятного) чрезвычайно опасного затопления, т. е. территорию, через которую волна прорыва проходит в течение 1ч после аварии на ГТС. На этой территории возможны наибольшие потери среди населения, сильные разрушения ОЭ и жилых построек. Параметры волны прорыва на данном участке принимаются: высота гребня волны (рис. 1) — более 4м, а скорость движения — свыше 2,5 м/с. Для каждого водохранилища (особенно объемом 50 млн м 3 ), на котором авария приводит к высоте подъема воды более 1м, по результатам прогноза разрабатываются атласы или карты затопления и характеристики волны прорыва.

Весьма важным является прогнозирование развития и масштабов возможных последствий гидродинамических аварий на подпорных ГТС. Перечень основных прогнозируемых параметров аварии (волны прорыва) на водоподпорных ГТС, определяющих размеры бедствия и ущерб в зоне возможного затопления, приведен в табл. 6.

Чрезвычайную ситуацию, вызванную гидродинамической аварией, относят к федеральным ЧС.

Наиболее предпочтительный способ определения параметров волны прорыва — использование ЭВМ и программного обеспечения “Волна — 2”, разработанного во ВНИИ ГОЧС. Это позволяет спрогнозировать последствия прорыва гидроузлов, сопровождающегося образованием волны прорыва. Последствиями такой гидродинамической аварии станут разрушения зданий, сооружений, дорог, мостов, потенциально опасных объектов (ПОО) и др., находящихся в зоне воздействия этой волны. По результатам анализа и оценки возможной обстановки, используя программу “Волна — 2”, органом управления ГОЧС могут быть представлены предложения по профилактике и предупреждению гидродинамической аварии.

Существующая экспертная оценка риска аварий ГТС позволяет в достаточной простой и ясной форме дать сопоставительную оценку риска аварий ГТС, на основе экспертного анализа всей совокупности факторов, влияющих на надежность и безопасность работы, включая возможный ущерб при аварии.

В заключении необходимо отметить:

Изложенные методы являются теоретической основой прогнозирования последствий ЧС мирного и военного времени.

Приведенные подходы дают возможность создавать математические модели прогнозирования последствий конкретных ЧС на основе единой научно-методической базы.

Аналитические зависимости позволяют учитывать пространственно-временные факторы, включая особенности воздействия поражающих факторов, плотности застройки, тип застройки, условия размещения населения.

В основу прогнозирования последствий положен вероятностный подход учитывающий случайный характер воздействия поражающих факторов и случайность процессов, характеризующих физическую устойчивость сооружений к опасным воздействиям

СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 33–01–2003. — Минрегион РФ, 2013.
Богучанская ГЭС на реке Ангаре: проект первой очереди с отметкой ПУ водохранилища 185,00 м / Институт Гидропроект. — Москва, 2004.

Основные термины (генерируются автоматически): волна прорыва, гидродинамическая авария, катастрофическое затопление, инженерная обстановка, возможное затопление, сооружение, высота волны прорыва, гидротехническое сооружение, зона затопления, разрушение зданий.

Ключевые слова

сооружение, гидротехническое сооружение, гидродинамическая авария, волна прорыва, катастрофическое затопление, инженерная обстановка, возможное затопление

гидродинамическая авария, волна прорыва, катастрофическое затопление, инженерная обстановка, сооружение, возможное затопление, гидротехническое сооружение

Волна прорыва

ООО «Энергострой»

ВОЛНА ПРОРЫВА — волна, образовавшаяся в нижнем бьефе гидротехнического сооружения или естественного образования, создающего перепад уровней воды, в результате стремительного падения туда вод водохранилища при прорыве.

«Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на ядерно- и радиационно опасные объекты (ПНАЭ Г-05-035-94),Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии, утв. пост. Госатомнадзора России от 09.04.95, №4, Прил. 11»
Прислал: greenfrog

ОЧИСТКА СТОЧНЫХ ВОД. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ РЕШЕНИЙ

Экологические новости

Мероприятия

Последние сообщения

Начинающий эколог без опыта работы Вчера, 17:34
Ведение баз данных в области ООС, форми. Вчера, 16:54
ПЛАРН И ПЛАН УЧЕНИЙ — 3 СЕЗОН Вчера, 16:39
Прием СВ Вчера, 15:40
Личный кабинет природопользователя Вчера, 12:43

Контактная информация

РЕДАКЦИЯ
Адрес: 105066, Москва,
Токмаков пер., д. 16, стр. 2
+7 (499) 267-40-10
E-mail: red@ecoindustry.ru

ПРЯМОЙ ТЕЛЕФОН ОТДЕЛА ПОДПИСКИ:
+7 (499) 267-40-10
E-mail: podpiska@vedomost.ru

ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ:
+7 (499) 267-40-10
+7 (499) 267-40-15
E-mail: reklama@vedomost.ru

© 2004-2024 Издательский дом «Отраслевые ведомости». Все права защищены
Копирование информации данного сайта допускается только при условии указания ссылки на сайт

Sat, 16 Mar 2024 02:57:04

Настоящим, в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ «О персональных данных» от 27.07.2006 года, Вы подтверждаете свое согласие на обработку компанией ООО «Концепция связи XXI век» персональных данных: сбор, систематизацию, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), использование, передачу в целях продвижения товаров, работ, услуг на рынке путем осуществления прямых контактов с помощью средств связи, продажи продуктов и услуг на Ваше имя, блокирование, обезличивание, уничтожение.

Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует конфиденциальность получаемой информации. Обработка персональных данных осуществляется в целях эффективного исполнения заказов, договоров и иных обязательств, принятых компанией в качестве обязательных к исполнению.

В случае необходимости предоставления Ваших персональных данных правообладателю, дистрибьютору или реселлеру программного обеспечения в целях регистрации программного обеспечения на Ваше имя, Вы даёте согласие на передачу своих персональных данных.

Компания ООО «Концепция связи XXI век» гарантирует, что правообладатель, дистрибьютор или реселлер программного обеспечения осуществляет защиту персональных данных на условиях, аналогичных изложенным в Политике конфиденциальности персональных данных.

Настоящее согласие распространяется на следующие персональные данные: фамилия, имя и отчество, место работы, должность, адрес электронной почты, почтовый адрес доставки заказов, контактный телефон, платёжные реквизиты. Срок действия согласия является неограниченным. Вы можете в любой момент отозвать настоящее согласие, направив письменное уведомление на адрес: podpiska@vedomost.ru с пометкой «Отзыв согласия на обработку персональных данных».

Обращаем Ваше внимание, что отзыв согласия на обработку персональных данных влечёт за собой удаление Вашей учётной записи с соответствующего Интернет-сайта и/или уничтожение записей, содержащих Ваши персональные данные, в системах обработки персональных данных компании ООО «Концепция связи XXI век», что может сделать невозможным для Вас пользование ее интернет-сервисами.

Давая согласие на обработку персональных данных, Вы гарантируете, что представленная Вами информация является полной, точной и достоверной, а также что при представлении информации не нарушаются действующее законодательство Российской Федерации, законные права и интересы третьих лиц. Вы подтверждаете, что вся предоставленная информация заполнена Вами в отношении себя лично.

Настоящее согласие действует в течение всего периода хранения персональных данных, если иное не предусмотрено законодательством Российской Федерации.

Определение гидродинамического давления волны прорыва на здания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ВОЛНА ПРОРЫВА / WAVE BREAKTHROUGH / ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ / HYDRODYNAMIC PRESSURE / КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ / COMPUTER SIMULATION / FLOWVISION / ТЕОРИЯ ПЛАНИРОВАНИЯ МНОГОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА / MULTIFACTOR EXPERIMENT PLANNING THEORY

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Кашеварова Г.Г., Мартиросян А.С.

В настоящее время при застройке перспективных территорий города, попадающих в зону возможного затопления, для принятия проектных решений требуется оценить механическую безопасность проектируемого здания или предусмотреть и обосновать его меры защиты. Для этого необходимо знать гидродинамическое давление волны прорыва на обтекаемый объект. Для решения этой задачи использовался программный комплекс FlowVision . Исследовалось влияние скорости потока, а также параметров самого объекта строительства (его формы, размеров, ориентации относительно направления течения потока) на величину гидродинамического давления. Для этого использовалась математическая теория планирования многофакторного эксперимента .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DEFINITION BREAKTHROUGH WAVE HYDRODYNAMIC PRESSURE ON THE BUILDING

Currently looking at building up areas of the city within the area of a possible flood, for making design decisions required to estimate the mechanical safety of the designed building or to provide and justify its protection measures. For this it’s necessary to know the hydrodynamic pressure of the load breakthrough wave on a streamlined object. To solve this problem we used software package FlowVision . We study the influence of flow rate, as well as the parameters of the building (its shape, size, orientation relative to the direction of flow-stream) on the value of the hydrodynamic pressure. To do this, we used a mathematical theory of planning multifactor experiment.

Текст научной работы на тему «Определение гидродинамического давления волны прорыва на здания»

Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника. 2014. № 39

Г.Г. Кашеварова, А.С. Мартиросян

Пермский национальный исследовательский политехнический университет,

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ ВОЛНЫ ПРОРЫВА НА ЗДАНИЯ

В настоящее время при застройке перспективных территорий города, попадающих в зону возможного затопления, для принятия проектных решений требуется оценить механическую безопасность проектируемого здания или предусмотреть и обосновать его меры защиты. Для этого необходимо знать гидродинамическое давление волны прорыва на обтекаемый объект. Для решения этой задачи использовался программный комплекс FlowVision. Исследовалось влияние скорости потока, а также параметров самого объекта строительства (его формы, размеров, ориентации относительно направления течения потока) на величину гидродинамического давления. Для этого использовалась математическая теория планирования многофакторного эксперимента.

Ключевые слова: волна прорыва, гидродинамическое давление, компьютерное моделирование, FlowVision, теория планирования многофакторного эксперимента.

G.G. Kashevarova, A.S. Martirosyan

Perm National Research Polytechnic University, Perm, Russian Federation

DEFINITION BREAKTHROUGH WAVE HYDRODYNAMIC PRESSURE ON THE BUILDING

Currently looking at building up areas of the city within the area of a possible flood, for making design decisions required to estimate the mechanical safety of the designed building or to provide and justify its protection measures. For this it’s necessary to know the hydrodynamic pressure of the load breakthrough wave on a streamlined object. To solve this problem we used software package FlowVision. We study the influence of flow rate, as well as the parameters of the building (its shape, size, orientation relative to the direction of flow-stream) on the value of the hydrodynamic pressure. To do this, we used a mathematical theory of planning multifactor experiment.

Keywords: wave breakthrough, hydrodynamic pressure, computer simulation, FlowVision, mul-tifactor experiment planning theory.

Подпорные гидротехнические сооружения довольно надежны и долговечны — многие из них функционируют десятки и даже сотни лет. Однако материалы мировой статистики и события недавних лет свидетельствуют о том, что аварии на гидроузлах возможны, они могут привести к повреждению и разрушению плотин и примыкающих к ним

сооружений. Разрушение (прорыв) гидротехнических сооружений может произойти в результате: действия сил природы (землетрясений, ураганов, размывов плотин, износа и старения оборудования); техногенных чрезвычайных ситуаций (заклинивание затворов, разрушение шлюзовых ворот, удар судна и др.); воздействий человека (просчеты при проектировании или ошибки при эксплуатации ГТС: непрофессиональные действия персонала, плохой контроль за состоянием гидросооружений и гидромеханического оборудования, несвоевременность и неполнота ремонтов); преднамеренных разрушений (терактов). За последние 70 лет произошло более тысячи аварий на крупных гидротехнических сооружениях [1, 2].

В результате гидродинамической аварии происходит стремительное затопление обширных территорий волной прорыва, основными поражающими факторами которой являются высота волны, скорость движения и длительность затопления.

Волна прорыва представляет собой неустановившееся движение потока воды, перемещающегося с большой скоростью, который в своем движении вдоль русла реки непрерывно изменяет высоту, скорость движения, ширину и другие параметры. Фаза интенсивного подъема уровня воды называется фронтом волны прорыва, который может быть крутым при перемещении волны прорыва по участкам русла, близким к разрушенному гидротехническому сооружению, и относительно пологим — на значительном удалении от него. Вслед за фронтом волны прорыва высота ее начинает интенсивно возрастать, достигая через некоторый промежуток времени максимума, называемого гребнем, который движется, как правило, медленнее фронта волны прорыва.

Для каждого города, расположенного на берегу реки, а также для большинства прибрежных населенных пунктов гидрологической службой зафиксированы критические уровни воды в зонах возможного затопления. При разработке проектов крупных гидроузлов всегда предусматривается прогнозирование параметров потенциальной волны прорыва [3] либо на основе решения инженерных задач и рекомендаций СНиП, либо с использованием специального программного обеспечения [4] .

Динамическое воздействие гидропотока — распространенный источник опасности для различных объектов, находящихся в зоне возможного затопления. Строительство в таких зонах — задача сложная

и часто нерациональная ни с технической, ни с экономической точек зрения. Но поскольку избежать этого не всегда удается, здания в потенциально опасных зонах следует делать более устойчивыми к действию некоторых поражающих факторов волны прорыва. Например, для снижения гидродинамических нагрузок на конструкции здания можно использовать предохранительные конструкции, увеличивающие про-емность стен.

Основным поражающим фактором волны прорыва, приводящим к разрушению зданий и сооружений, является гидродинамическое давление потока. При прохождении гидравлической волны мимо здания возникает сложная дифракционная картина взаимодействия и объект подвергается воздействию нестационарных (изменяющихся во времени давлений). Поле давлений зависит от параметров волны, характеристик объекта и его ориентации относительно фронта волны.

Математическая модель гидродинамической задачи

СНиП 2.06.04-82* «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)» рекомендует нагрузки от волн на обтекаемые преграды определять на основе экспериментальных исследований или из решения гидродинамической задачи.

Базой любого исследования в области вычислительной гидродинамики является формулировка основных уравнений [7, 8]:

— сохранения импульса (Навье — Стокса или Эйлера)

неразрывности (сохранения массы)

дГ ‘ dx; 1 dx, Jj 1 W

Здесь i,j = 1, . 3, предполагается суммирование по одинаковым индексам; x1, x2, x3 — оси координат; t — время; д — динамический коэффициент вязкости. Членf выражает действие массовых сил.

Кроме того, необходимо также задать начальные и граничные условия.

В этой системе уравнений независимыми искомыми параметрами являются три компоненты скорости u1, u2, u3 и давление p. Плотность р жидкости при скоростях примерно до 0,3 числа Маха можно полагать величиной постоянной (несжимаемая жидкость).

Представленная математическая формулировка является системой нелинейных дифференциальных уравнений второго порядка, которая имеет аналитическое решение лишь в очень простых случаях. Современные численные методы и программные комплексы (ANSYS Flotran, ADINA, FlowVision, Fluent, CFD и др.) позволяют более точно решать такие задачи.

Задача взаимодействия потока жидкости и здания может быть решена либо посредством совместного моделирования в каком-либо программном комплексе (например, STAR-CCV+ или ANSYS в сочетании с входящим в ее состав модулем Flotran), либо использованием отдельных программ: решающих гидродинамическую задачу (например, FlowVision) и задачу определения напряженно-деформированного состояния конструкций здания (например, ANSYS).

Тенденцией развития ведущих программных продуктов является реализация в каждом из них набора математических моделей (ММ), позволяющих как можно более полно моделировать все встречающиеся на практике физические эффекты. Пользователь подключает нужные модели на стадии постановки задачи, задавая затем соответствующие начальные и граничные условия и требуемые исходные данные для каждой конкретной задачи.

Цель данного исследования — изучить влияние скорости потока, а также параметров самого объекта строительства (его формы, размеров, ориентации относительно направления течения потока) на величину гидродинамической нагрузки от действия волны прорыва.

Численная реализация задачи в программном комплексе FlowVision

Для решения этой задачи, учитывая особенности ее постановки, целесообразно использовать программный комплекс [9].

Следует заметить, что б1о,^у18юп работает только с трехмерной геометрией, поэтому двумерные модели необходимо рассматривать как частный случай трехмерных.

Для проведения вычислительного эксперимента строится двумерная расчетная область, которая формируется с помощью внешней программы SolidWorks и затем импортируется в б1о,^у18юп.

Затем в FlowVision надо определиться с выбором модели и ее параметров (физических и параметров метода расчета) для внутренних точек расчетной области, а также заданием на границах расчетной области начальных и граничных условий.

В начальный момент времени задаются начальные значения компонентов вектора скорости Ух м, м • с—1 и давления Рш, Па.

В модели определены следующие типы границ: стенка, симметрия, вход, свободный выход, для которых установлено соответствие между типом границы и типом граничного условия.

Задание граничных условий

Тип границы Тип граничного условия

Стенка Стенка; логарифмический закон, который позволяет учитывать влияние на скорость шероховатости стенки посредством введения эффективной молекулярной вязкости [10]

Симметрия Стенка с проскальзыванием. Это значит, что компоненты вектора скорости V(: = 1. 3) удовлетворяют одному из условий: V = 0, если п 1 ф 0 или (У У,п)\„ = 0, если п1 = 0; где п1 — компоненты вектора нормали п к границе V

Вход Нормальная скорость У ^ = Угт. На границах расчетной области V задается нормальная компонента вектора скорости Угм

Тип границы Тип граничного условия

Свободный выход Нулевое давление/Выход. На границах расчетной области для скорости и давления определены следующие граничные условия: — Давление на границе области равно нулю: Р = 0. — Скорость на границе расчетной области устанавливается по следующему правилу. В расчетной ячейке, примыкающей к границе, определяется направление вектора скорости. Если вектор скорости направлен внутрь расчетной области, то нормальная составляющая скорости обнуляется (V, п) > 0, V = V ^. Если вектор скорости направлен из расчетной области, то устанавливаются нормальные производные компонент вектора скорости равные нулю (V, п) < 0, У(у., п) = 0 . Здесь п - нормаль к границе, Уш - тангенциальная составляющая скорости на границе

Граничные условия схематично изображены на рис. 1.

Рис. 1. Граничные условия

В FlowVision численное интегрирование уравнений (1)-(3) с учетом начальных и граничных условий выполняется методом конечных объемов (МКО) с использованием прямоугольной адаптивной локально измельченной сетки (рис. 2). Интерфейс FlowVision включает возможности автоматического и ручного контроля формирования сетки [9].

Выполняется расчет, который представляет собой итерационный процесс (рис. 3). В результате расчета определяется характер распределения давления при взаимодействии волны прорыва со зданием, который можно представить в виде изополей и изолиний (рис. 4).

Свойства [Общие параметры]

Старт | Гравитация | Время Шаги | Наст ^ I * | Скошенная схема Явное число КФЛ [ЁВ -р* Неявная схема —

С КФЛ [1 Макс, шаг

Рис. 2. Расчетная сетка Рис. 3. Задание шага по времени

Инфо [Заливка из Давление] 1 г

Рис. 4. Характер распределения давления при взаимодействии волны прорыва со зданием (изополя + изолинии)

Поле распределения давлений и максимальная величина нагрузки (давления гидропотока) зависят от параметров волны прорыва, характеристик объекта и его ориентации относительно фронта волны. В подобных исследованиях физические эксперименты поставить достаточно сложно, поэтому проводились вычислительные эксперименты с использованием теории математического планирования многофакторного эксперимента для получения эмпирической зависимости между нагрузкой и влияющими на нее параметрами.

Вычислительные эксперименты проводились для реального проектируемого здания в потенциально опасной зоне возможного затопления. При этом использовались прогнозируемые параметры потенци-

альной волны прорыва на территории строительства Пермского края [5]. Исследовалось влияние на максимальную величину нагрузки трех факторов:

21 — скорость, которой обладает волна при подходе к зданию. Рассматриваемый диапазон изменения скорости (от 1 до 5 м/с) определен в соответствии с рекомендациями СНиП о величине этого параметра, приводящего к разрушению многоэтажного здания;

22 — угол атаки, т.е. угол, под которым расположено здание по отношению к направлению движения волны прорыва. Угол меняется в пределах от 0 до 60°;

23 — коэффициент соотношения сторон здания прямоугольного в плане, изменяющийся в диапазоне от 1 до 2 (рис. 5).

Рис. 5. Модели зданий с разным соотношением сторон (фактор г3) Использовалась квадратичная модель уравнения регрессии

У = Е Ьг2г + £ + £Ь^ (4)

где Ь1 — коэффициенты уравнения; — натуральные значения варьируемых на трех уровнях факторов; Ь] — коэффициенты, характеризующие парное взаимодействие; 212] — эффект парного взаимодействия.

В табл. 1 приведены натуральные и кодированные значения факторов на трех уровнях, а в табл. 2 представлен план проведения эксперимента (план Хартли).

Натуральные и кодированные значения факторов

Факторы Уровни факторов

21 (скорость, м/с) 1 3 5

22 (угол атаки, град) 0 30 60

23 (соотношение сторон) 1 1,5 2

План проведения эксперимента (план Хартли)

Номер опыта х1 х2 хз У (кПа)

Как вы понимаете что такое волна прорыва

волна прорыва

Полезное

Смотреть что такое «волна прорыва» в других словарях:

Методика прогнозирования гидродинамической аварии

Ключевые слова

Похожие статьи

Методика прогнозирования гидродинамической аварии

Идентификация опасностей на основных потенциальных.

Современная система гражданской обороны в Российской.

Обеспечение безопасности населения и территорий в условиях.

Воздействие сейсмических волн на сооружения.

К вопросу о необходимости разработки критериев и анализа.

Методы прогнозирования чрезвычайных ситуаций

Прогнозирование постоянных деформаций сооружений

Похожие статьи

Методика прогнозирования гидродинамической аварии

Идентификация опасностей на основных потенциальных.

Современная система гражданской обороны в Российской.

Обеспечение безопасности населения и территорий в условиях.

Воздействие сейсмических волн на сооружения.

К вопросу о необходимости разработки критериев и анализа.

Методы прогнозирования чрезвычайных ситуаций

Прогнозирование постоянных деформаций сооружений

Волна прорыва

Экологические новости

Мероприятия

Последние сообщения

Контактная информация

Определение гидродинамического давления волны прорыва на здания Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Кашеварова Г.Г., Мартиросян А.С.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Кашеварова Г.Г., Мартиросян А.С.

DEFINITION BREAKTHROUGH WAVE HYDRODYNAMIC PRESSURE ON THE BUILDING

Текст научной работы на тему «Определение гидродинамического давления волны прорыва на здания»

Добавить комментарий Отменить ответ