Современные проблемы прикладной математики и механики: теория, эксперимент и практика

Международная конференция, посвященная 80-летию академика Н.Н.Яненко.
Новосибирск, Академгородок, 24 - 29 июня 2001 года.

Тезисы докладов

Доклады новосибирских участников

Нестационарные процессы в судопропускных сооружениях: математическое и лабораторное моделирование, натурные испытания

Атавин А.А., Васильев О.Ф., Тарасевич В.В., Яненко А.П.

Новосибирский филиал Института водных и экологических проблем СО РАН,

Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет (НГАСУ),

(Новосибирск)

Судоходство на внутренних водных путях связано с широким использованием судоходных каналов и судопропускных сооружений на них (шлюзов и судоподъемников различных типов). Такие гидротехнические сооружения обеспечивают непрерывное судоходство также и на судоходных реках при создании на них гидроузлов с плотинами.
Для правильного выбора параметров судопропускных сооружений, а также режимов их работы, необходимо знание характеристик переходных гидродинамических процессов, определяющих работу этих сооружений. Для определения этих параметров используются как экспериментальные методы (лабораторные исследования), так и математическое моделирование (в том числе с привлечением численных методов) для описания и расчета таких процессов.
Расчет процессов пропуска судов (включающих движение судна по подходному каналу, вход или ввод судна в камеру судопропускного сооружения, шлюзование судна либо транспортировка его в судовозной камере судоподъемника, выход или вывод судна из камеры) требует анализа гидродинамических процессов, возникающих при движении судна в канале или камере, и описываемых связанной системой уравнений теории длинных волн в канале и движений судна, представленных соответственно гиперболической системой волновых уравнений и интегродифференциальными уравнениями продольных и вертикальных перемещений (колебаний) судна в воде. Указанные, основные уравнения дополняются начальными и граничными условиями, включая внутренние граничные условия – условия сопряжения, отражающими особенности течения и силового взаимодействия у оконечностей движущегося судна (подвижные границы), в местах сопряжения подходного канала с камерой судопропускного сооружения и с основным водоемом (верхним или нижним бъефом гидроузла). Эти условия выражаются алгебраическими соотношениями или включают обыкновенные дифференциальные уравнения. Вместе с основными уравнениями они могут отражать также особенности работы гидравлических систем наполнения (или опорожнения) камер шлюза или механизмов передвижения судовозной камеры судоподъемника, а в других случаях – работу механизмов ввода и вывода судна в камерулибо работу его движителей.
Разработаны численные алгоритмы решения полученной системы уравнений, основанные на конечно-разностной аппроксимации на подвижной сетке (следующей за продольным движением судна) по явным и неявным схемам с расщеплением процесса по физическим составляющим с переменным шагом по времени. Получены аналитические решения отдельных задач при некоторых упрощающих предположениях. Результаты расчетов подтверждаются проведенными лабораторными исследованиями, а также натурными испытаниями Красноярского судоподъемника.
Эти же подходы позволяют оценить основные параметры процессов, возникающих при различных нештатных и аварийных ситуациях в судопропускных сооружениях (разрушение ворот шлюза, неполное закрытие ворот, посадка судна на дно камеры шлюза, обесточивание привода наклонного судоподъемника и т.п.).

Дополнительные материалы: PDF (671 kb)
Примечание. Тезисы докладов публикуются в авторской редакции

Ваши комментарии
Обратная связь

[Головная страница]
[Конференции]