Элемент искусственной шероховатости "лотос"

 

Использование: в гидротехническом строительстве, в частности в устройствах для защиты русел от размыва, управления скоростной структурой потока и в устройствах сооружений специального назначения (быстротоках, рыбоходах), характеризующихся большим уклоном дна. Сущность изобретения: с целью повышения эффективности работы ребра элемента искусственной шероховатости имеют в плане дугообразную форму с высотой, увеличивающейся по направлению течения потока, при этом высота ребра элемента увеличивается симметрично от концов дуги к ее вершине, а длина дуги каждого последующего ребра элемента увеличивается по направлению движения потока. 3 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к устройствам для защиты русел от размыва, управления скоростной структурой потока и при устройстве сооружений специального назначения (быстротоки, рыбоходы, рыбоходные каналы), характеризующихся большим уклоном дна.

Известны элементы искусственной шероховатости в виде шашек (Замарин Е. А. и др. Гидротехнические сооружения. М.: Госстройиздат, 1960, с.149).

Недостатком данных элементов является низкая эффективность гашения энергии потока.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является устройство искусственной шероховатости, включающее шашки, выполненные в форме совков, обращенных открытой стороной навстречу потоку [1].

Недостатками данного устройства являются низкая эффективность гашения энергии потока, заиляемость полости шашки, неоптимальное управление структурой потока, отсутствие рыбонаправляющего эффекта, создание вихревых зон, дезориентирующих рыбу.

Целью изобретения является повышение эффективности работы и условий промывки сооружений от наносов путем создания циркуляционных и вертикальных вихревых течений.

Это достигается тем, что устройство искусственной шероховатости выполнено из ребер, образующих форму совка, обращенного открытой стороной навстречу потоку, а элемент искусственной шероховатости выполнен из нескольких ребер, имеющих в плане дугообразную форму, высота которых увеличивается по течению потока, а высота ребра увеличивается симметрично от концов дуги к ее вершине, причем длина дуги каждого последующего ребра увеличивается по течению потока. Элемент, установленный в потоке жидкости, преобразует гидравлическую структуру жидкости. Каждое ребро элемента искусственной шероховатости представляет собой криволинейные пороги, установленные в потоке под различными углами навстречу друг другу. Поток, обтекая дуги, образует вихревые течения, направленные к вершине дуги. Встречаясь, вихревые течения соударяются и изменяют направление движения, они образуют поток жидкости, движущийся нормально движению основного потока. С внешней стороны элемент плавно обтекается потоком жидкости, образуя за элементом зону пониженного давления.

На фиг.1 изображен элемент искусственной шероховатости в изометрической проекции; на фиг.2 - то же, вид в плане; на фиг.3 - продольный разрез элемента.

Элемент искусственной шероховатости включает несколько ребер 1, установленных навстречу потоку 2, взаимодействие которых в межреберном пространстве 3 образует вихревые течения 4, а с внешней стороны элемента линии тока 5 образуют зону пониженного давления 6.

Элемент искусственной шероховатости работает следующим образом.

Элемент искусственной шероховатости, состоящий из нескольких ребер 1 дугообразной формы, устанавливают навстречу потоку 2. Набегающий поток 2, взаимодействуя с ребрами переменной высоты, благодаря дугообразной форме установленным под углом, образует вихревые течения 4 в межреберном пространстве 3. Продвигаясь в межреберном пространстве 3, вихревые течения 4 поднимают и транспортируют взвешенные и отложившиеся частицы к вершине дуги ребер 1. Встречаясь, вихревые течения 4 изменяют направление движения и образуют турбулентный "факел" линий тока 5, движущийся нормально основному потоку 2.

Образование вихревых течений 4, изменение напряжения движения вызывает потери кинетической энергии потока 2, что приводит к уменьшению скорости потока 2. Наличие вертикальных скоростей приводит к перераспределению наносов в верхние слови потока 2 и изменению вертикальной эпюры скоростей.

При зарыбленности потока 2 дугообразная форма ребер 1 и отсутствие вихревых зон в тыльной части элемента искусственной шероховатости являются тактильным ориентиром для рыбы и способствует более эффективному ее продвижению по потоку 2.

По сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволяет более эффективно уменьшать кинетическую энергию потока и имеет многоцелевое назначение, что значительно повышает эффективность ее применения.

Формула изобретения

Элемент искусственной шероховатости, выполненный в виде ребер, образующих форму совка и обращенный открытой стороной навстречу потоку, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности в работе путем создания циркуляционных и вертикальных вихревых течений, ребра элемента имеют в плане дугообразную форму высотой, увеличивающейся по направлению течения потока, при этом высота ребра элемента увеличивается симметрично от концов дуги к ее вершине, а длина дуги каждого последующего ребра элемента увеличивается по направлению движения потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3