Файл: Тезисы докладов координационного совещания по гидравлике гидротурбинных блоков, 20-23 мая 1964 г..pdf

ное н полуциркульное), а также для двух типов аварийных затво­ ров— плоского (установленного при входе в трубопровод) и дрос­ сельного- (установленного на выходе из трубопровода перед спи­ ральной камерой).

8.В результате этих исследований были получены необходимые гидравлические характеристики работы турбинного блока, на ос­ нове которых даны строительству соответствующие рекомендации по компоновке, конструкции водоприемника, сороудерживающнм решеткам и др., обеспечивающие минимальные гидравлические потери в подводящем тракте блока ГЭС,

9.При исследованиях получены следующие основные выводы,

A. Коэффициенты сопротивления, полученные по эксперимен­ тальным данным для модели трубопровода от входа до спираль­ ной камеры (без входных решеток и дроссельного затвора), со­

ставляют:

Б. Гидравлические потери в пазах и проеме плоского аварий­

эффициент сопротивления при полном его открытии Сф0с ="=0,15—

10. Приисследовании гидравлических потерь в решетках были поставлены специальные опыты по выяснению направления струй потока (в двух плоскостях) непосредственно в створе установки решетки. Результаты этих исследований представлены в виде кри­ вых, с помощью которых представляется возможным наиболее це­ лесообразно, с '(•очки зрения обтекания (минимума потерь), раз­ местить опорные балки и каркас решетки.

36

[V. ГАШЕНЙЕ ЭНЕРГИЙ И БОРЬБА С РАЗМЫВАМИ РУСЛА В НИЖНЕМ БЬЕФЕ ЗА ЗДАНИЕМ ГЭС

Канд. техн. наук П. К. Цветков, инженер Н. В. Малюк (Институт гидромеханики АН УССР)

РАСЧЕТ СОПРЯЖЕНИЯ БЬЕФОВ ЗА ВОДОСЛИВНЫМИ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ КАПСУЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ

1. За последнее время все большее распространение в стране приобретает строительство нового типа гидроэлектростанций, сов­ мещенных с горизонтальными капсульными агрегатами. Такие гид­ роэлектростанции строятся, например, на Днепре — Киевская и Ка­ невская, на Волге — Саратовская и т. д. Преимуществом их по сравнению с обычными ГЭС является совмещенйе в одном соору­ жении ГЭС и водосливной плотины, простота конструкции, высо­ кийпроцент сборности, что дает возможность собирать здание из отдельных заранее заготовленных элементов, возможность сокра­ щения сроков строительства и значительный экономический эффект.

2.При проектировании таких ГЭС возникает' ряд специфиче­ ских вопросов, связанных, например, с условиями сопряжения бье­ фов (расчет оптимальных форм течения воды, выбор отметки во­ добоя, конфигурация дна ’отводящего русла, типа и размеров креп­ ления русла за зданием ГЭС и т. д.). Эти вопросы, несмотря на имеющиеся работы ряда отечественных исследователей, ' нельзя считать достаточно изученными. Особенно слабо изучены скорост1 ная структура потока на участке сопряжения бьефов и характер затухания избыточной турбулентности за ГЭС.

Сцелью изучения указанных вопросов в Институте с 1962 г. ведутся исследования гидравлики нижнего бьефа (плоская задача) за моделями блока совмещенной ГЭС. Программой работ, рассчи­ танной на несколько лет, предусматривается исследование следую­ щих основных вопросов: пропускной способности водосбросов, форм течения за зданием ГЭС, распределения осредненных и пульсациоиных скоростей на участке сопряжения бьефов, распределения пьезо­ метрического давления на дно, эжекции потока в нижний бьеф.

3.Расчет сопряжений бьефов за водосбросными сооружениями вообще и за совмещенными гидроэлектростанциями в частности должен включать в себя: определение возможных форм течения воды за водосбросом, выбор наилучшей (оптимальной) формы те­ чения, что связано обычно с'выбором отметки водобоя, типа гаси­ телей и конфигурации дна отводящего канала (русла), расчет осредиенных и пульсационных скоростей, расчет дефицитов давления на участке сопряжения бьефов, определение длины жесткого креп­ ления, прогнозы возможных размеров ямы размыва, рекомендации

отипе и размерах концевого крепления.

37

Для разработки методики расчета сопряжения бьефов необхо­ димо было выполнить исследования, которые бы дали ответы на указанные выше вопросы.

4. Расчет сопряжения бьефов начинается с определения форм течения воды, которые могут наблюдаться за сооружением.

Исследование возможных форм течения воды за совмещенной ГЭС осуществлялось на модели ГЭС, выполненной в 1 : 60 н. в. (без моделирования агрегатов) и на модели в 1 : 32 н. в. (с моделью действующего агрегата).

5. При повышении горизонта воды в нижнем бьефе за здани­ ем ГЭС (при горизонтальном дне отводящего русла) наблюдается та же последовательность смены основных форм течения воды, что и за водосливной плотиной с уступом: донный отогнанный прыжок, донный затопленный прыжок, затопленный донно-поверх­ ностный прыжок,>поверхностный незатопленный прыжок, поверх­ ностный затопленный прыжок, форма течения, возникающая за сооружением при подтоплении струи на водосливе с характер­ ным поверхностным режимом. При недостаточной длине водо-

сливного носка и малых значениях турбинного расхода

восстанавливается донный затопленный прыжок.

Изменение очертания дна отводящего русла, например наличие наклонного участка водобоя за отсасывающей трубой, .вносит не­ которые изменения в названные формы.

6. ..Установлено влияние турбинного расхода на границы пере­ хода одной формы течения в другую. С увеличением турбинного расхода горизонты воды, при которых происходит переход от одной формы течения к другой, понижаются.

7.Предложен весьма простой графический способ определения границ перехода одной формы течения в другую при различных соотношениях турбинного qT и водосливного qaрасходов. Пользуясь графиком, приняв наиболее выгодную в данных условиях форму течения за зданием ГЭС, можно определить отметку водоб»)я.

8.Каждая форма течения характеризуется определенной зако­

номерностью распределения осредненных и пульсационных ско­ ростей по глубине и по длине потока.

Для определения максимальных актуальных скоростей в при­ донной области потока, характеризующих его размывающую спо­ собность, для каждой формы течения предлагаются графики, ;. также эмпирические формулы.

9. Разработан графический способ определения давления на дно отводящего русла за зданием ГЭС для любой формы течения воды.

38

Инженер Н. В. Мал'юк (Институт гидромеханики АН УССР)

РАСЧЕТ СКОРОСТЕЙ И ДАВЛЕНИЙ НА ДНО ОТВОДЯЩЕГО КАНАЛА ЗА ВОДОСЛИВНЫМИ ГИДРОЭЛЕКТРОСТАНЦИЯМИ С ГОРИЗОНТАЛЬНЫМИ КАПСУЛЬНЫМИ АГРЕГАТАМИ

1. Несмотря на широкое применение в гидроэнергетическом строительстве совмещенных зданий ГЭС, в частности ГЭС с гори­ зонтальными капсульными агрегатами, все вопросы, связанные с расчетом крепления отводящего русла, решаются пока эксперимен­ тальным путем на моделях конкретных объектов. Такое положение является следствием еще слабой изученности скоростной струк­ туры потока и характера распределения давлений на жесткое креп­ ление русла реки за зданием ГЭС. Поэтому до сих пор отсутствует и обоснованная методика расчета крепления русла на участке со­ пряжения бьефов.

2. В Институте в течение ряда последних лет ведутся экспери­ ментальные исследования гидротурбинных блоков совмещенного типа. Опыты производились намодели (в семи вариантах) водо­ сливной ГЭС с горизонтальными агрегатами без рабочих колес.

Скоростная структура потока исследовалась как при донном, так и при поверхностном режимах сопряжения бьефов при несколь­ ких конфигурациях дна отводящего русла.

Наряду с измерением.осредненных скоростей на участке сопря­ жения бьефов в значительной части опытов производилось измере­ ние пульсационных скоростей.

3. В работе приведены результаты опытов по определению максимальных мгновенных придонных скоростей и я* по длине отводящего русла в виде графиков

здесь v 3= -р- — средняя скорость потока в нижнем бьефе; /г2

q2= q1-}- qB— суммарный удельный расход турбин и водосбро­ сов в нижнем бьефе;

h2— глубина потока на рисберме.

На основании опытов по исследованию ' Цд* были получены

высоты уступа и величины сбрасываемого через водосбросы рас­ хода ;

при наличии наклонного участка дна нижнего бьефа относи­ тельные величины (£/д*)‘ уменьшаются по сравнению с вариан­ том модели, имеющим горизонтальное дно;

39