Сравнение методов расчета гидравлических характеристик потока в безнапорных трубопроводах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Введение. Рассмотрены три метода расчета гидравлических характеристик потока в безнапорных трубопроводах: экспериментальный, традиционный и с использованием программного обеспечения SewerCAD. Сегодня возможно дальнейшее развитие гидравлических методов расчета турбулентных течений в безнапорных трубопроводах благодаря новым способам измерения и эффективным программным продуктам. Для повышения точности гидравлических расчетов (ГР) необходимо проведение экспериментальных исследований. Цель исследования — определить гидравлические характеристики потока в безнапорных трубопроводах тремя методами и найти взаимосвязь между ними. В ходе выполнения ГР трубопроводов, обеспечивающих подачу воды на большие расстояния, следует предъявлять повышенные требования к точности конечных результатов, так как это связано с мониторингом аварийных ситуаций. При безнапорном движении жидкости движущей силой, определяющей скорость потока, является составляющая силы тяжести, направленная вдоль потока. До настоящего времени широко применяется формула, устанавливающая среднюю скорость равномерного течения в безнапорном трубопроводе, предложенная А. Шези. Определены зависимости наполнения трубы от средней скорости потока при различных уклонах. Проведено сравнение средних скоростей, полученных в результате экспериментальных исследований и расчетным путем с помощью программы SewerCAD. Правомерность практического использования предложенной методики подтверждается результатами обработки экспериментальных данных как авторами, так и другими исследователями.Материалы и методы. Применены методы расчета турбулентных течений в безнапорных трубопроводах с помощью экспериментальных данных, традиционных методов и компьютерных технологий, что повышает точность расчетных параметров потока, надежность работы трубопроводной системы.Результаты. Представлены результаты эксперимента, программы SewerCAD и традиционного метода расчета скорости при различных расходах для безнапорных труб из полиэтилена диаметром 100 мм при наполнении трубопровода от 0,1 до 0,8.Выводы. Проведены лабораторные исследования по определению гидравлических характеристик потока полиэтиленового трубопровода диаметром 100 мм. Получены соответствующие зависимости для средней скорости между результатами эксперимента и программой SeweCAD для безнапорной системы.

Об авторах

А. Л. Зуйков

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: hydroprof3fl@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1468-3335

Н. Т. Джумагулова

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ)

Email: dnazira@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-0586-9464

Абдуламир Лейс Саид Абдуламир

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ); Университет Кербелы

Email: laith_eng2009@yahoo.com
ORCID iD: 0000-0001-5317-4299

Список литературы

  1. Olgarenko G., Olgarenko V., Olgarenko I., Olgarenko V.I. Justification of methodological approaches to standardisation of irrigation as an element of resource saving and minimization of the anthropogenic load on agrobiocenosis // IOP Conference Series: Earth and Envi-ronmental Science. 2019. Vol. 337. Issue 1. P. 012027. doi: 10.1088/1755-1315/337/1/012027
  2. Olgarenko V.I., Olgarenko I.V., Olgarenko V.I. Technical condition diagnostics of the water supply facilities in the irrigation systems // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 698. Issue 3. P. 022060. doi: 10.1088/1757-899X/698/2/022060
  3. Ткачев А.А., Ольгаренко И.В. Современные проблемы в управлении водораспределением в магистральных каналах оросительных систем // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2021. Т. 11. № 2. С. 1–23. doi: 10.31774/2222-1816-2021-11-2-1-23. EDN NTRFMJ.
  4. Tas E., Ağıralioğlu N. Comparison of friction losses in long polyethylene pipe systems using different formulas // International Symposium on Urban Water and Wastewater Management. 2018. Pp. 602–609.
  5. Abduro S., Sreenivasu G. Assessments of urban water supply situation of Adama Town, Ethiopia // Journal of Civil Engineering Research. 2020. Vol. 10. Issue 1. Pp. 20–28. doi: 10.5923/j.jce.20201001.03
  6. Rezagama A., Handayani D.S., Zaman B., Putra R.R.S. Design optimization of water distribution suburban area in Mranggen, Semarang, Indonesia // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020. Vol. 448. Issue 1. P. 012066. doi: 10.1088/1755-1315/448/1/012066
  7. Terlumuna U.J., Ekwule O.R. Evaluation of municipal water distribution network using watercard and watergems // Journal of Engineering and Sciences. 2019. Vol. 5. Issue 2. Pp. 147–156.
  8. Bhaskar S.P., Rout A.K., Rajendra G.M. Feasibility analysis of water distribution system for Yavatmal City using WaterGems Software // International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology. 2017. Vol. 6. Issue 7. doi: 10.15680/IJIRSET.2017.0607132
  9. Arunjyoti S., Senapati S., Sirisha A. A mathematical model for the selection of an economical pipe size in pressurized irrigation systems // African Journal of Agricultural Research. 2016. Vol. 11. Issue 8. Pp. 683–692. doi: 10.5897/AJAR2015.10648
  10. Штепа Б.Г. Технико-экономические проблемы применения полимерных трубопроводов в мелиорации и в водном хозяйстве // Полимерные трубы. 2011. Т. 34. № 4. С. 35–37.
  11. Митрахович А.И., Макоед В.М., Сергееня А.П., Лавушев С.М. Из опыта применения на осушительных системах коллекторов из труб большого диаметра // Мелиорация. 2019. № 2 (88). С. 13–17. EDN CCYDWN.
  12. Митрахович А.И., Макоед В.М., Лавушев С.М., Сергееня А.П. Условия применения двухслойных гофрированных полиэтиленовых труб «корсис» на мелиоративных объектах // Мелиорация. 2020. № 1 (91). С. 15–23. EDN FYKDWT.
  13. Rubeiz C. Case studies on the use of HDPE pipe for municipal and industrial projects in North America // Pipeline Division Specialty Congress. 2004. doi: 10.1061/40745(146)22
  14. Hajibabaei M., Nazif S., Sereshgi F.T. Life cycle assessment of pipes and piping process in drinking water distribution networks to reduce environmental impact // Sustainable Cities and Society. 2018. Vol. 43. Pp. 538–549. doi: 10.1016/j.scs.2018.09.014
  15. Diogoa A.F., Vilelaa F.A. Head losses and friction factors of steady turbulent flows in plastic pipes // Urban Water Journal. 2014. Vol. 11. Issue 5. Pp. 414–425. doi: 10.1080/1573062X.2013.768682
  16. Боровков В.С., Байков В.Н., Писарев Д.В., Волынов М.А. Локальное подобие течения и распределение скоростей в турбулентных потоках // Инженерно-строительный журнал. 2012. № 6 (32). С. 12–19. doi: 10.5862/MCE.32.2. EDN PDZKDX.
  17. Heller V. Scale effects in physical hydraulic engineering models // Journal of Hydraulic Research. 2011. Vol. 49. Issue 3. Pp. 293–306. doi: 10.1080/00221686.2011.578914
  18. Kim J.H., Kwon S.H., Yoon K.S., Lee D.H., Chung G. Hydraulic experiment for friction loss coefficient in non-circular pipe // Procedia Engineering. 2016. Vol. 154. Pp. 773–778. doi: 10.1016/j.proeng.2016.07.582
  19. Leopardi M. On roughness similarity of hydraulic models // Journal of Hydraulic Research. 2004. Vol. 42. Issue 3. Pp. 239–245. doi: 10.1080/00221686.2004.9728389
  20. Ивановский Ю.К., Моргунов К.П., Рябов Г.Г. Лабораторные исследования автодорожного водопропускного сооружения // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2018. Т. 10. № 2. С. 318–330. doi: 10.21821/2309-5180-2018-10-2-318-330. EDN UPZIVA.
  21. Моргунов К.П., Ивановский Ю.К., Баранов А.Ю. Экспериментальное определение коэффициента шероховатости металлических спиральновитых гофрированных труб // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. 2020. Т. 12. № 2. С. 323–335. doi: 10.21821/2309-5180-2020-12-2-323-335. EDN VRMTTG.
  22. Yu X.G., Choi K.Y. Systematic and exact sca-ling analysis of the single-phase natural circulation flow: The hydraulic similarity // Progress in Nuclear Energy. 2016. Vol. 89. Pp. 78–87. doi: 10.1016/j.pnucene.2016.02.001
  23. Аношкин Ю.И., Добров А.А., Легчанов М.А., Субарев М.А., Хробостов А.Е. Экспериментальные исследования гидравлического сопротивления вставок из упруго-пористого проволочного материала в канале круглого сечения // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2019. № 1 (124). С. 92–99. doi: 10.46960/1816-210X_2019_1_92. EDN ZANGJF.
  24. Алтунин В.И., Черных О.Н. О гидравлическом расчете дорожных водопропускных труб из гофрированного металла // Дороги и мосты. 2015. Т. 1 (33). С. 234–247. EDN UYBLMB.
  25. Алтунин В.И., Черных О.Н., Федотов М.В. Водопропускные трубы в транспортном строительстве. Гидравлическая работа труб из металлических гофрированных структур : монография. М. : МАДИ, 2012. 240 с. EDN RFEAET.
  26. Черных О.Н., Алтунин В.И., Бурлаченко А.В. Повышение эффективности гидравлической работы дорожных водопропускных труб // Природообустройство. 2016. № 2. С. 42-47. EDN WAAEWB.
  27. Ханов Н.В., Бурлаченко А.В. Гидравлические аспекты обеспечения надежной и безопасной работы трубчатых водопропускных сооружений из гофрированного металла // Природообустройство. 2016. № 5. С. 32–39. EDN XHZZPJ.
  28. Боровков В.С., Брянская Ю.В., Байков В.Н. Уточнение условий подобия равномерных широких открытых потоков при гидравлическом моделировании недеформируемых каналов // Известия Всероссийского научно-исследовательского института гидротехники им. Б.Е. Веденеева. 2009. Т. 253. С. 22–27. EDN KYQUIL.
  29. Воронов Ю., Пугачев Е., Перевозникова Е. Гидравлические основы расчета водоотводящих самотечных трубопроводов из пластмассовых труб // Полимерные трубы. 2006. № 3 (12). С. 38–41. EDN ZVHTMF.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».