кандидат технических наук, декан факультета нефти, газа и природообустройства,
367026, г. Махачкала, пр. Имама Шамиля, 70
Cand. Sci. (Technical), Dean of the Faculty of Oil, Gas and Environmental Engineering,
70 I. Shamil Ave., Makhachkala 367026
Цель. Целью исследования является совершенствование модели движения твердых частиц в природных турбулентных потоках.
Методы. Совершенствование знаний о структуре водных потоков и характере русловых процессов привело к развитию взглядов на движение наносов, как на стохастический процесс, обусловленный случайным характером вызывающих его факторов: природно-климатическими и гидрологическими условиями, изменчивостью физико-механических свойств грунтов, турбулентностью водных потоков. В связи с этим при построении модели движения наносов использовались методы теории вероятностей и теории случайных процессов.
Результат. На основе выполненных исследований разработана математическая модель переформирования естественных русел неустановившимся потоком, обеспечивающая более полный, по сравнению с существующими отечественными и зарубежными аналогами, учет факторов, влияющих на расход руслоформирующих наносов. Анализ математических моделей движения твердых частиц в водном потоке показал, что физической природе транспорта руслоформирующих наносов в большей степени соответствует модель, основанная на учете параметров траекторий твердых частиц, а именно, длин, высот и времени переноса (скачков) придонных и взвешенных наносов и их концентрации в потоке. Такая модель реализуется путем интегрирования осредненных уравнений и вихревых образований, с использованием математического аппарата.
Вывод. Расчетная модель движения твердых частиц реализована на алгоритмическом языке Fortran Power Station и апробирована на материалах натурных и экспериментальных исследований в широком диапазоне гидравлических характеристик течения и физико-механических характеристик русловых грунтов.
Objectives Improving the model of movement of solid particles in natural turbulent flows.
Method The improvement of knowledge about the structure of water flows and the nature of channel processes has led to the development of views on sediment movement as a stochastic process due to the random nature of the factors causing it: natural-climatic and hydrological conditions, variability of the physical and mechanical properties of soils, and turbulence of water streams. In this regard, the methods of probability theory and the theory of random processes were used to construct the model of sediment movement.
Result Based on the studies, a mathematical model of the reformation of natural channels was established by an unsteady flow, which provides a more complete, in comparison with existing domestic and foreign counterparts, consideration of factors affecting the flow of channel-forming sediments. The analysis of mathematical models of the movement of solid particles in the water stream showed that the physical nature of the transport of channel-forming sediments is more consistent with the model based on the parameters of the trajectories of solid particles, namely, lengths, heights and transport time (jumps) of bottom and suspended sediments and their concentration in the stream. Such a model is implemented by integrating averaged equations and vortex formations using a mathematical apparatus.
Conclusion The calculated model of the movement of solid particles is implemented in the algorithmic language Fortran Power Station and tested on the basis of field and experimental studies in a wide range of hydraulic flow characteristics and physical and mechanical characteristics of channel soils.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.