Гидравлика водных и взвесенесущих потоков в жестких и деформируемых границах
И. М. Маркова
В монографии приводятся результаты исследований, выполненных в последние годы на кафедре гидравлики, которые направлены на уточнение основополагающих представлений о факторах, определяющих структуру водных потоков в жестких и деформируемых границах. Приводятся аналитические и экспериментальные результаты исследований течения в вязком подслое, которые учитывают нестационарный характер развития вязкого течения, перемежающегося с периодами турбулентного течения. Эти принципиально важные особенности позволяют существенно скорректировать расчеты теплообмена, размыва русловых отложений, гидравлического сопротивления и распределения скоростей в водных потоках при разных граничных условиях.
Рассмотрены основные пульсационные характеристики турбулентности, когерентные структуры, приведены теоретические подходы к описанию турбулентных течений, проанализирована обоснованность использованных гипотез, ограничения теоретических подходов, возможности аналитического и численного решения гидравлических задач. Приведены уточненные зависимости для распределения скоростей по сечению напорных и безнапорных потоков.
Рассмотрены вопросы взаимодействия водного потока с размываемым руслом, детально проанализированы особенности движения частиц руслового грунта при размыве, представлены новые, оригинальные материалы по развитию внутрирусловых образований на начальной стадии взаимодействия потока и русла и их влияния на кинематические характеристики течения.
Приведены результаты выполненных исследований по осаждению частиц различной формы мелкодисперсных взвесей. Проанализированы условия стратификации потоков, переносящих мелкодисперсную взвесь. Определены критериальные условия хлопьеобразования и структуризации, приводятся зависимости для определения транспортирующей способности потоков, переносящих мелкую взвесь, и распределения взвеси в толще потока.
Наряду с новыми материалами в монографии рассматривается также ряд вопросов классической гидравлики, важных для решения задач движения водных потоков в жестких и деформируемых границах.