Речной гидродинамики

Часть I. Теоретическое описание течений мелкой воды
71

---

3.2. Данные экспериментов и расчетов
3.2.1. Течение через треугольный водослив Крампа
Переливы воды через плотину являются одной из наиболее частых при-
чин аварий на гидротехнических сооружениях. В настоящее время для 
повышения точности расчета процессов перелива воды через гребень со-
оружения стараются использовать сетки с как можно более мелкими ячей-
ками. Такой подход лимитируется производительностью вычислительной 
техники. Предлагается альтернативный метод повышения эффективности 
численного моделирования за счет применения решателя задачи Римана 
над разрывным дном, который позволят получать адекватные результаты на 
грубых сетках.
В качестве «модели плотины» рассмотрим водослив-водомер Крампа 
треугольного профиля и проведем сопоставление результатов численного 
моделирования с данным высокоточных измерений гидравлических ха-
рактеристик потока [Зуйков, 2016]. В проведенных гидравлических экс-
периментах использовался водослив с высотой гребня – 0,07 м, шириной 
гребня – 0,311 м (по всей ширине лотка). Более подробно все параметры 
экспериментальной установки приведены в [Зуйков, 2016]. Коэффициент 
шероховатости дна и стенок лотка (стекло, нержавеющая сталь, ПВХ) – 
0,009 с · м
˗1/3
. В лоток подавался установленный расход воды, после ста-
билизации перелива проводились измерения (не менее 100) и рассчиты-
валось среднее значение. При помощи высокоточных датчиков уровня 
(точность измерений в диапазоне от 0 до 455 мм составляла 0,01 мм) по-
водились измерения глубины потока в установленных точках:
– в верхнем бьефе на расстоянии 0,44 м от гребня водослива – геометри-
ческий напор над дном лотка 
Т
;
– на гребне водослива 
h
гр
;
– в нижнем бьефе на расстоянии 0,49 м от гребня водослива – глубина 
потока в сжатом сечении 
h
с
.
Рис. 3.2.1.
Аппроксимация плотины-водослива сетками с ячейками различной крупности
-0.2
-0.1
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
профиль водослива
∆
x=12 см
∆
x=3 см
∆
x=1 см
b,
м
x,
м
72