Результаты физического и математического моделирования строительного туннеля №4 (ст4) и вихревых шахт водосброса твву1

1. Аэрация быстротока ДТ4

Работа аэратора (тип А) при расходе 1750 м3/с
Предлагаемая AFRY конструкция аэратора типа A

Работа аэратора (тип А) при расходе 1750 м3/с
(Объемная доля воздуха. Сечения параллельно дну на расстоянии от дна 0.5м, 1м и 1,5м)

Работа аэратора (тип B) при расходе 1750 куб.м/с
Предлагаемая AFRY конструкция аэратора типа B

Результаты расчетов работы аэратора при различных скоростях течения
Распределение давлений у аэратора при скорости потока около 27,0 м/с
(аэратор не затапливается)
Распределение давлений у аэратора при скорости потока около 22,0 м/с
(аэратор начинает затапливаться)
Распределение давлений у аэратора при скорости потока около 20,0 м/с
(аэратор затоплен, но давление меньше атмосферного)
Распределение давлений у аэратора при скорости потока около 18,0 м/с
(зона с давлением, которое меньше атмосферного, минимальна)
Предлагаемая AFRY конструкция аэратора типа B

2. Аэрация затвора ДТ4

Исследования работы 1 пролета туннеля СТ4 на модели 1 (масштаб 1:40)
(открыт затвор №1, затворы № 2-4 – закрыты)
Чертеж участка разветвления туннеля СТ4 и камер сегментных затворов

Пропускная способность туннеля СТ4 при работе 1, 2-х и всех 4 пролетов по данным модели 1
Коэффициент расхода туннеля СТ4 при работе 1 пролета μ = 0,9, при работе 2-х - μ=0,8, а при 4-х - μ=0,715

При работе 1 пролета (УВБ=1203 м, Q1=1140 м3/с): 1 – по данным физического моделирования левая ветка, камера левая; 2 – левая ветка камера правая; 3 – правая ветка; 4 – по данным математического моделирования левая ветка, камера левая; 5 - по данным математического моделирования левая ветка камера правая; 6 - по данным математического моделирования правая ветка.
При работе 2-х пролетов (УВБ=1203 м, Q1=1027 м3/с): 8 - по данным физического моделирования
При работе 4-х пролетов (УВБ=1203 м, Q1=906 м3/с): 7 - по данным физического моделирования
Сопоставление результатов физического и математического моделирования по определению осредненных пьезометрических давлений при открытии одного и двух сегментных затворов, а также сравнение этих данных с полученными при открытии всех 4 затворов

Общий вид на режим течения при работе 1 пролета туннеля СТ4 на модели 1
(3 затвора закрыты)
Труба с установленной диафрагмой для измерения расхода воздуха

Определение критического УВБ для обеспечения функционирования аэратора при работе 1 пролета туннеля СТ4
При критическом УВБ = 1150 м
При УВБ = 1140 м
Опорная балка затвора
на отметке 1089,80 м
Контакт потока с балкой затвора

При критическом УВБ = 1180 м
При УВБ = 1170 м
Опорная балка затвора
поднята до отметки 1092,00 м
Отраженные струи
Нет контакта потока с балкой затвора
Определение критического УВБ для обеспечения функционирования аэратора при работе 1 пролета туннеля СТ4

Зависимости расхода воздуха через 1 пролет от сбросного расхода этого пролета при различных вариантах работы туннеля СТ4
Примечание:
Опыты при работе 4-х и 2-х пролетов проведены при низком положении опорной балки затвора, а для опытов с 1-м пролетом балка поднята

3. Вихревые шахты ТВВУ1 / РДО

Исследования условий течения в вихревых шахтах водосброса ТВВУ1 на модели 5 (масштаб 1:60)
Измененная конструкция затворной камеры водосброса ТВВУ1
Опорная балка затвора
поднята до отметки 1194,00 м

Зависимости расхода воздуха, поступающего в камеру сегментных затворов ТВВУ1

РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ В ВИХРЕВЫХ ШАХТАХ
Левая шахта. Крышка на камере сегментных затворов закрыта (без доступа воздуха)
Левая шахта. Крышка на камере сегментных затворов открыта (свободный доступ воздуха)
Образуется воздушный вихрь
Винтовое течение

Зависимости расхода воздуха, поступающего или выходящего из вихревой шахты
при дроссельном отверстии площадью 40 м2
Вывод:
1. При свободном доступе воздуха в камеру сегментных затворов (з.к.) воздух «-Qа» из вихревой шахты выходит вверх (винтовое течение).
2. При прекращении доступа воздуха в камеру сегментных затворов (на модели крышка закрыта) воздух «+Qа» поступает в вихревую шахту вниз (воздушный вихрь).

Предлагаемая AFRY конструкция дроссельного отверстия (РДО)
Необходимо рассмотреть ширину пролета РДО 4,0; 5,0; 6,0 и 7,0 м

Название
Текст
Зависимости уровней воды в вихревой шахте от расхода
при дроссельных отверстиях (РДО) площадью 20, 25, 30, 35 м2, а также при его проектной конструкции площадью 40 м2
AFRY предлагает уменьшить площадь дроссельного отверстия до 32 м2????

Название
Текст
Зависимости относительных уровней воды, отсчитываемых от дна вихревой шахты, от относительного расхода при дроссельных отверстиях (РДО) площадью 20, 25, 30, 35 м2, а также при его проектной конструкции площадью 40 м2
Three-Dimensional Flow of a Vortex Drop Shaft Spillway with an Elliptical tangential Inlet/ Zhou Yang, Jinbu Yin, Yangliang Lu, Zhiming Liu, Haoyu Yang and Genhai Xu// Water 2021,33,504.

Название
Текст
Зависимости пьезометрических давлений (м вод. столба) на дно вихревой шахты от расхода при дроссельных отверстиях (РДО) площадью 20, 25, 30, 35 м2, а также при его проектной конструкции площадью 40 м2

4. Вихревые шахты ТВВУ1 / потребление воздуха

Зависимости расхода воздуха, поступающего на безнапорный участок туннеля СТ4,
при дроссельном отверстии площадью 40 м2
аэрационная шахта