Обґрунтування параметрів ВПР, які використовуються як гасники гідравлічного удару для підвищення надійності роботи ЗЗМ, вдосконалення конструкцій ВПР і вузлів їх приєднання до водогону. Використання моделей жорсткого та пружного гідравлічного ударів.
Аннотация к работе
Створення обгрунтованої математичної моделі перехідних процесів у системі ВПР - трубопровід дозволить визначити необхідний обєм повітря у ВПР і параметри вузла приєднання ВПР до водогону, тобто зясувати умови оптимізації параметрів ВПР як при поодинокій, так і груповій їх роботі. Удосконалено методику математичного моделювання перехідних процесів у водогоні з ВПР, що дозволяє обгрунтувати конструкцію зєднувального трубопроводу, вперше розроблена графоаналітична методика оптимізації параметрів ВПР напрямленої дії з використанням одержаних графічних критеріальних залежностей для параметрів ВПР. Розроблена комбінована модель гідравлічного удару зберегла спрощену структуру моделі “жорсткого” гідравлічного удару при достатній розрахунковій точності, яка характерна для моделі пружного гідравлічного удару. Розроблена методика оптимізації параметрів водоповітряного резервуара та програма розрахунків на ЕОМ перехідних процесів у водогонах з водоповітряним резервуаром - “RESOC97”, увійшли складовою частиною до галузевої НТД “Рекомендації для захисту водогонів від гідравлічного удару водоповітряними резервуарами”. В ході підготовки дисертаційної роботи особисто отриманими здобувачем результатами є: а) проведення математичного моделювання перехідних процесів (понад 14, 5 тис. розрахунків) для розкриття критеріальних залежностей, які характеризують параметри ВПР; б) розробка методики розрахунків і оптимізації параметрів ВПР на основі графічних критеральних залежностей; в) розробка методики розрахунків параметрів пристроїв поповнення повітрям ВПР; г) експериментально досліджені гідравлічні опори різних конструкцій приєднання ВПР до водогону; д) експериментально підтверджений вплив параметрів ВПР на перехідні процеси при поодинокій та груповій роботі ВПР; е) проведена оцінка надійності та техніко-економічної ефективності групової роботи ВПР; ж) розроблені рекомендацій по використанню ВПР різних конструкцій.Розроблена нова математична модель описання перехідного процесу у системі водогін - водоповітряний резервуар з урахуванням пружної ємкості водогону, яка названа комбінованою моделлю гідравлічного удару, дозволяє більш обгрунтовано визначати параметри водоповітряного резервуара. Встановлено, що межі застосування моделей жорсткого, пружного гідравлічного удару та комбінованої моделі визначаються критерієм гомохронності d*, який дорівнює відношенню півфази гідравлічного удару до чверті періоду коливань витрати рідини при перехідному процесі, а саме: при 0 1 - модель пружного гідравлічного удару. Виходячи з комбінованої моделі гідравлічного удару одержані розрахункові графіки і формули для визначення параметрів ВПР - обєму повітря і коефіцієнтів гідравлічного опору вузла приєднання ВПР до водогону. Розроблена методика оптимізації параметрів ВПР і програма розрахунків на ЕОМ перехідних процесів у водогонах з ВПР - “RESOC97”, дозволяє зменшити обєм ВПР, що відповідно зменшує його металоємкість і вартість. Розроблені нові конструкції ВПР з пристроями поповнення їх повітрям, які призначені для розташування на ділянках закритих зрошувальних мереж, де не передбачається виділення повітря з води, а саме на таких ділянках, які мають нахил у напрямі течії води більший ніж нахил пєзометричної лінії.
Вывод
Розроблена нова математична модель описання перехідного процесу у системі водогін - водоповітряний резервуар з урахуванням пружної ємкості водогону, яка названа комбінованою моделлю гідравлічного удару, дозволяє більш обгрунтовано визначати параметри водоповітряного резервуара.
Встановлено, що межі застосування моделей жорсткого, пружного гідравлічного удару та комбінованої моделі визначаються критерієм гомохронності d*, який дорівнює відношенню півфази гідравлічного удару до чверті періоду коливань витрати рідини при перехідному процесі, а саме: при 0 1 - модель пружного гідравлічного удару.
Виходячи з комбінованої моделі гідравлічного удару одержані розрахункові графіки і формули для визначення параметрів ВПР - обєму повітря і коефіцієнтів гідравлічного опору вузла приєднання ВПР до водогону. Перевірена адекватність спрощеної і розширеної математичної моделі.
Розроблена методика оптимізації параметрів ВПР і програма розрахунків на ЕОМ перехідних процесів у водогонах з ВПР - “RESOC97”, дозволяє зменшити обєм ВПР, що відповідно зменшує його металоємкість і вартість.
Розроблені нові конструкції ВПР з пристроями поповнення їх повітрям, які призначені для розташування на ділянках закритих зрошувальних мереж, де не передбачається виділення повітря з води, а саме на таких ділянках, які мають нахил у напрямі течії води більший ніж нахил пєзометричної лінії. Подвоєна водоповітряна колона, як комбінований пристрій боротьби з гідравлічним ударом, рекомендується для використання в верхніх переломних точках напірних трубопроводів зрошувальних насосних станцій.
6. Розроблена класифікація ВПР за: конструкцією, місцем розміщення; умовами експлуатації.
7. Експериментальні дослідження поодинокої і групової роботи ВПР підтвердили висновки одержані на основі математичного моделювання: а) збільшення гідравлічного опору вузла приєднання ВПР до водогону призводить до зменшення необхідного для погашення гідравлічного удару обєму повітря і відповідно до зменшення металоємкості і вартості ВПР;
б) існування такого раціонального співвідношення параметрів ВПР (гідравлічних опорів вузла приєднання ВПР до трубопроводу та обєму повітря в ВПР), при якому максимальний напір в трубопроводі при перехідних процесах не перевищує максимальний напір у ВПР;
в) при груповій роботі ВПР коливання напору в них відбувається майже одночасно, причому період коливань пропорційний сумарному обєму повітря у ВПР;
г) досить високу ефективність роботи ВПР, що характеризується коефіцієнтом ефективності Кеф, який змінюється в межах 0, 42... 0, 85.
8. Розроблена методика оптимізації параметрів ВПР при їх груповій роботі на закритій зрошувальній мережі за мінімумом приведених затрат, які змінюються в залежності від імовірності безвідмовної роботи трубопроводу з різними варіантами захисту від гідравлічного удару, і при умові, що імовірність безвідмовної роботи трубопроводу не падає нижче допустимого значення Рд. min, якщо своєчасно проводиться технічне обслуговування цього трубопроводу. Виконані техніко-економічні розрахунки для розподільчого трубопроводу РТ-27-7 Маяко-Беляєвської зрошувальної системи показують, що щорічна економічна ефективність прийнятої оптимізованої системи захисту трубопроводу від гідравлічного удару за допомогою стояків-гідрантів з ВПР складає 4, 2 грн. на гектар зрошувальної площі, або 85, 2 грн. на кожний ВПР.
9. Розроблені рекомендації по використанню ВПР різних конструкцій з обгрунтуванням місця їх розташування.
Список литературы
Герасімов Є.Г. Визначення параметрів водоповітряних резервуарів /Проблеми гідромеліорації в Україні: Матеріали наукової конференції (16-19 квітня 1996 р.). -Дніпропетровськ: Дніпропетровський державний аграрний університет, 1996. -с. 23-26.
Герасімов Є.Г. Оптимізація параметрів водоповітряного резервуара /Збірник статей Української державної академії водного господарства. -Рівне, 1997, -Частина перша. -с. 54-57.
Герасімов Є.Г. Критеріальний аналіз методів розрахунку водоповітряних резервуарів /Збірник статей Української державної академії водного господарства. - Рівне, 1997, - Частина друга. -с. 17-20.
Герасімов Є.Г. Математичне моделювання перехідних процесів у водогоні з водоповітряним резервуаром //Вісник Української державної академії водного господарства: Збірник наукових праць. -Рівне, 1998. - вип. 1, частина 2. - с. 14-19.
Герасимов Г.Г., Герасімов Є.Г. Математична модель пружного гідравлічного удару у водогоні з водоповітряними резервуарами //Вісник Української державної академії водного господарства: Збірник наукових праць. -Рівне, 1998. - вип. 1, частина 2. - с. 9 - 14.
Гурин В.А., Герасимов Г.Г., Герасімов Є.Г. Боротьба з гідравлічним ударом у закритій зрошувальній мережі за допомогою групової роботи гідрантів - водовипусків з водоповітряними резервуарами //Вісник Української державної академії водного господарства: Збірник наукових праць. -Рівне, 1998. - вип. 1, частина 2. - с. 19 - 23.
Розрахунок водоповітряного резервуара з гідравлічним опором. Гурин В.А.,. Герасимов Г.Г., Герасімов Є.Г. ; Укр. ін-т інженеров водн. госп-ва. -Рівне 1995, -20 с. -Деп. у ДНТБ України 19. 09. 95; № 2111, Ук 95.
Чисельне моделювання перехідних процесів у напірному трубопроводі з водоповітряним резервуаром /Герасимов Г.Г.,. Герасімов Є.Г. ; Укр. ін-т інженеров водн. госп-ва. -Рівне, 1995. - 19 с. - Укр. - Деп. в ДНТБ України 19. 09. 95, № 2110, Ук. 95.
9. Графіки і формули для розрахунків водоповітряного резервуара /Герасімов Є.Г. ; Укр. ін-т інж. водн. госп-ва. -Рівне, 1998. -58 с. -Укр. -Деп. в ДНТБ України 02. 02. 98, №288, -Ук. 98.
10. Герасимов Г.Г., Герасімов Є.Г. Математичне моделювання перехідних процесів у напірних трубопроводах з водоповітряним резервуаром //Тези доповідей ювілейної н. -т. конференції проф. -виклад. складу та студентів інституту, присвячена 50-річчю перемоги у Великій вітчизняній війні 27 березня - 15 квітня 1995 р. -Рівне 1995. - Частина І. -с. 72.