Михеева О. В., Орлова С. С., Панкова Т. А., Миркина Е. Н. Методология процесса кавитации на гранях пазов плоских затворов // Научная жизнь. 2022. Т. 17. Вып. 4.

Михеева Ольга Валентиновна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Природообустройство, строительство и теплоэнергетика», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.
Орлова Светлана Сергеевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Природообустройство, строительство и теплоэнергетика», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.
Панкова Татьяна Анатольевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Природообустройство, строительство и теплоэнергетика», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.
Миркина Елена Николаевна, канд. техн. наук, доцент, доцент кафедры «Природообустройство, строительство и теплоэнергетика», ФГБОУ ВО «Саратовский государственный аграрный университет им. Н. И. Вавилова»: Россия, 410012, Саратовская обл., г. Саратов, Театральная пл., 1.

Тел.: (845-2) 74-96-58
E-mail: omuk@inbox.ru

При частичном открытии затвора источником кавитации на гранях быков являются вихри с осью вращения, нормальной к граням, срывающиеся с нижней кромки затвора. Кавитация может происходить в зоне вихрей, образующихся в местах повышенного сдвига и пониженного давления. Вихревая кавитация часто наблюдается на передней кромке подводных крыльев, на передних кромках лопастей и позади ступицы гребного винта, возможно ее возникновение на пазах плоских поверхностных затворов водосбросных сооружений. Кавитация может возникать также при протечках через боковые уплотнения. Затвор, помещенный в пазы, существенно изменяет условия формирования потока, воздействующего на пазы. Каверна, возникшая в ядре вихря, может заметно изменить энергию вихревой системы, если она достаточно велика, и изменяет течение вращающейся массы жидкости в этом вихре. Так как в большинстве случаев вихри сходят с твердых границ в жидкость, любые изменения, вызванные кавитацией, могут не оказывать влияния на распределение давления, около этих границ и, следовательно, не изменять сопротивление формы. Однако в некоторых случаях присоединенные каверны образуются в зонах интенсивного вихревого движения около направляющих поверхностей. В таких случаях могут формироваться струйные возвратные течения с вращательными составляющими местного течения и линейными составляющими основного течения. Это приводит к изменению скорости и распределения давления на направляющих поверхностях, а также к изменению сопротивления и соответствующим потерям энергии. В статье рассмотрены основные закономерности возникновения кавитационной эрозии на пазах плоских поверхностных затворов.

Список литературы:

1. Biscarini C. Computational fluid dynamics modelling of landslide generated water waves // Landslides. – 2010. – Vol. 7. – Pp 117–124.

2. Iiirt C., Filmer M. S., Featherstone W. E. Comparison and validation of the recent freely available ASTER-GDEM verl., SRTM ver. 4.1 and GEODATA DEM-9S ver. 3 digital elevation models over Australia // Australian Journal of Earth Sciences. – 2010. – Vol. 57. – Iss. 3. – Pp 337–347.
3. Ding Y., Jia Y., Wang S. Y. Three-Dimensional Numerical Simulation of Tidal Flows in the Yangtze River Estuary // World Environmental and Water Resources Congress. – Bearing Knowledge for Sustainability. – Pp 2135-2144.
4. Janosi I. M., Jan D., Szabo K. G., Tel T. Turbulent drag reduction in dam-break flows // Experiments in Fluids. – 2004. – Iss. 37. – Pp. 219-224.
5. Yabe T., Ogata Y. Conservative semi-Lagrangian CIP technique for the shallow water equations // Computational Mechanics. – 2010. – Vol. 46. – Iss. 1. – P. 125-134.
6. Suwandana E., Kawamura K., Sakuno Y., Kustiyanto E. Thematic information content assessment of the ASTER GDEM: A case study of watershed delineation in West Java, Indonesia // Remote Sensing Letters. – 2012. – Vol. 3 (5). – Pp. 423-432.
7. Omid M. H., Karbasi M., Farhoudi J. Effects of bed-load movement on flow resistance over bed forms // Sadhana. – 2010. – Vol. 35, iss. 6. – Pp. 681-691.
8. Lai J. S., Guo W. D., Lin G. F., Tan Y. C. A well-balanced upstream flux-splitting finite-volume scheme for shallow-water flow simulations with irregular bed topography // International Journal for Numerical Methods in Fluids. – 2010. – Vol. 62, iss. 8. – Pp. 927-944.
9. Kesserwani G., Liang Q. Well-balanced RKDG2 solutions to the shallow water equations over irregular domains with wetting and drying // Computers & Fluids. – 2010. – Vol. 39, iss. 10. – Pp 2040-2050.
10. Goncharova O., Bunina Y., Gaidukova M., Egorov V., Mikheeva O. // Wave breakthrough factor in dam destruction IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. The collection of conference materials. – Voronezh: Voronezh State University of Engineering Technologies. – 2020. – Pp. 012099.
11. Abdrazakov F. K., Orlova S. S., Pankova T. A., Mirkina E. N., Mikheeva O. V. Risk assessment and the prediction of breakthrough wave during a dam accident AD ALTA // Journal of Interdisciplinary Research. – 2018. – Vol. 8, iss. 1. – Pp. 154-161.
12. Kuzmych L, Kobylianskyi O. V., Duk M. Current state of tools and methods of control of deformations and mechanical stresses of complex technical systems // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. – 2018. – Pp. 108085J.
13. Михеева О. В. Эксплуатационная надежность мелиоративных гидротехнических сооружений. Действия специалистов для предотвращения чрезвычайной ситуации // В сборнике: Опорный образовательный центр. Учебное пособие: сборник кейсов за 2021 год по развитию цифровых компетенций обучающихся по программам среднего профессионального и высшего образования. – Казань, 2021. – С. 93-96.

METHODOLOGY OF THE PROCESS OF CAVITATION ON THE FACES OF SLOTS OF FLAT VALVES

Mikheeva Olga Valentinovna, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Ass. Prof. of the Depart. of Environmental Engineering, Construction and Thermal Power Engineering, Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Orlova Svetlana Sergeevna, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Ass. Prof. of the Depart. of Environmental Engineering, Construction and Thermal Power Engineering, Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Pankova Tatyana Anatolyevna, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Ass. Prof. of the Depart. of Environmental Engineering, Construction and Thermal Power Engineering, Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.
Mirkina Elena Nikolaevna, Cand. of Tech. Sci., Ass. Prof., Ass. Prof. of the Depart. of Environmental Engineering, Construction and Thermal Power Engineering, Saratov State Agrarian University named after N.I. Vavilov, Saratov, Russia.

Keywords: spillway crest, cavitation, width, depth, cavitation resistance of the groove.

Abstract. With a partial opening of the shutter, the source of cavitation on the faces of the bulls are vortices with an axis of rotation normal to the faces, breaking off from the lower edge of the shutter. Cavitation can occur in the zone of vortices formed in places of high shear and low pressure. Vortex cavitation is often observed at the leading edge of hydrofoils, at the leading edges of the blades and behind the propeller hub, it may occur on the grooves of flat surface gates of spillways. Cavitation can also occur when leaks through the side seals. The shutter placed in the grooves significantly changes the conditions for the formation of the flow acting on the grooves. A cavity that has arisen in the core of a vortex can noticeably change the energy of the vortex system, if it is large enough, and changes the flow of the rotating fluid mass in this vortex. Since in most cases the vortices escape from solid boundaries into the liquid, any changes caused by cavitation may not affect the distribution of pressure near these boundaries and therefore not change the shape resistance. However, in some cases, attached cavities are formed in areas of intense vortex motion near the guide surfaces. In such cases, jet return flows can be formed with rotational components of the local current and linear components of the main current. This leads to a change in the speed and distribution of pressure on the guide surfaces, as well as a change in resistance and the corresponding energy loss. The article considers the main regularities of the occurrence of cavitation erosion on the grooves of flat surface gates.