Аралаш оқимларда оқизиқлар ҳаракатининг бошланишини тадқиқот қилиш Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

УУТ 532.543:627.157

Эшев С.С. Гайимназаров И.Х Авлакулов М., Латипов Ш.А.

АРАЛАШ ОЦИМЛАРДА ОЦИЗЩЛАР ^АРАКАТИНИНГ БОШЛАНИШИНИ

ТАДЦЩОТ ЦИЛИШ

Эшев С.С. - т.ф.д, профессор.; Гайимназаров И.Х. - мустакил изланувчи; Авлакулов М. - профессор; Латипов Ш.А. - PhD, доцент (КарМИИ)

В статье рассматривается проблема начала движения ручьев в смешанных потоках, которое возникает в результате воздействия ветровой волны на направленное течение потока. Была построена кривая, представляющая начало движения воды в смешанных потоках, аналогичная известной диаграмме Шильдса, и в результате сравнения с другими кривыми показана взаимная близост их.

Ключевые слова: валы, смешанный поток, параметр Шилдса, динамическая скорость, движущая сила.

The article deals with the problem of the beginning of the movement of streams in mixed streams, which occurs as a result of the influence of wind waves on the unidirectional flow of the stream. A curve representing the beginning of the motion of the streams in mixed streams, similar to the known Shields diagram, was constructed and the mutual proximity was shown as a result of comparison with other curves.

Key words: shafts, mixed flow, Shields parameter, dynamic speed, driving force.

Тулкин таъсирида булган узан окими тубида сувнинг тебранма харакати тезлигини ошиши билан шундай гидравлик шароитлар пайдо буладики, бунда суюклик окизикларни харакатга келтириш учун етарлича таъсир курсатади. Узандаги бир йуналишли сувнинг окимига шамол тулкинларининг таъсири натижасида аралаш окимлар содир булади. Х,озирги пайтда тулкин таъсирида окизиклар харакатининг бошланишига оид лаборатория ва натураларда утказилган бир катор тадкикот натижаларига эга булинган [1-10 ва бошкалар]. Бу муаммонинг ечимини излашга биринчилардан булиб [2,4,9] ишларнинг муаллифлари киришишган.

Ювилувчан узанларни лойихалашда куйидаги икки хил усулдан фойдаланилади:

1) ювмайдиган тезликлар;

2) олиб кетувчи кучлар.

Ювмайдиган тезлик деб шундай окимнинг уртача тезлигига айтиладики, бунда канал тубининг ювилиши содир булмайди. Бу тезлик аникмас ва узгарувчан хусусиятга эга булиб, уни факат экспериментал йул оркали урнатиш мумкин.

Очик узандаги сувнинг харакатида оким йуналиши томон туб остида харакатланувчи куч пайдо булади. Бу куч туб остида ётган окизикларни олиб кетувчи куч (кейинги уринларда "олиб кетувчи куч" деб кабул киламиз) булиб, у намланган сирт устидаги сувнинг таранглигини ифодалайди. Бу ёндашувда туб ости окизиклар харакатини бошланишини ифодалайдиган U*kp критик динамик тезлик тушунчасидан фойдаланилади. Юкорида

айтганимиздек, бу ёндашувнинг асосчиси Шильдс булиб, у томонидан улчамлар назариясига асосан туб ости окизиклар хдракатини бошланишини ифодаловчи куйидаги иккита асосий улчамсиз параметрлар таклиф этилган [7] :

п _ U*kp • (1)

D _ dcp

g (S -1)

cp

_ 3

2

(2)

бу ерда Up - туб окизиклар харакати бошланишининг критик динамик тезликлари; g - эркин тушиш тезланиши; dcp - окизиклар уртача диаметри; S - туб ости грунтининг нисбий

зичлиги; V - молекуляр кинематик ковушоклик коэффициенти.

Бу параметрлардан баркарор ва тулкинли окимлар таъсирида заррачалар харакатининг

V

бошланиш шартини, рифель ва тизмаларнинг шаклланишини хамда туб ости окизиклар сарфининг аникланишини тадкикотлашга йуналтирилган эксперимент натижаларини тахлил килишда фойдаланилади.

Урганиладиган жараёнга окимдаги катти; заррачалар харакатининг бошланиши, туб ости окизиклар транспорти ва окизиклар ётиши натижасидаги узан шаклининг эволюцияси киради. Бу жараёнга катнашувчи гидродинамик кучлар бир йуналишли окимлар ёки узун ва киска тулкинлар томонидан пайдо булади.

Тинч холатда булган суюкликдаги каттик заррачаларнинг статик мувозанати олти физик катталикка боглик булади: - каттик заррачанинг зичлиги; D - заррача диаметри; Ш - заррачанинг гидравлик йириклиги; р - суюклик зичлиги; g - эркин тушиш тезланиши; V - кинематик ковушоклик коэффициенти.

Энг оддий ва аввалдан ишлатилиб келаётган улчамсиз параметр булиб нисбий зичлик хисобланади:

р1 = ■ р1 = Ез-Е. (3)

р р

Рейнольдс сони динамик тезликдан ташкил топиши мумкин:

и* =у]т0 / р ■ и* =у]т0 / р . (4)

Заррача учун Рейнольдс сонига мос булган юлдузчали Рейнольдс сони:

и u*D

Re* = — . (5)

V

Учинчи улчамсиз параметр заррача огирлигини окимнинг тортиш кучи билан таккосланиб хосил килинади. Суюкликдаги хамма заррачалар (рх - р)g А3 катталикка,

окимнинг тортиш кучи рD2т0 катталикка, яъни р А2и» катталикларга пропорционал. Бу кучларнинг

(р„ - р)gD 3 _ р1 g D

(6)

р D и* и*

муносабати куп вакт давомида улчамсиз параметр сифатида фойдаланилган, бирок кейинчалик маълум булишича, уни куллаш кулай эмас. Кейинги йилларда бу параметр урнига купинча динамик тезлик кирмайдиган янги параметрдан фойдаланишади. Бунинг учун аввал улчамсиз параметр

р1 gD3

шакллантирилиб, кейин эса

V2 К*2

V 2

комбинацияга утилади.

Х,исобларда бу параметрнинг

(7)

(8)

А =

^1/3 V V2 ,

А (9)

куб илдизидан кулай булиб, уларни "ётиш диаметри" дейилади. Уни куллашнинг устувор жихати шундан иборатки, у суюкликнинг ва каттик заррачанинг рх, А, G, р, V физик хусусиятларини уз ичига камраб олади. Бундан куринадики, у окимнинг кинематик хусусиятларига боглик булмайди.

Суюкликдаги каттик заррачаларнинг харакатини тахлил килиш учун окимнинг кинематик характеристикаларини киритиш керак. Суюкликда каттик заррачаларнинг хдракатини унинг нисбий тезлиги яхши ифодалайди. Бу катталик турбулент окимлар учун кам урганилган. Текис окимларда заррачанинг Ш гидравлик йириклигини аниклаш анча

пайтдан буён яхши урганилган булиб, тадкикотчилар томонидан окизикларнинг асосий характеристикалари сифатида фойдаланиб келинмокда. Шуни таъкидлаш керакки, умумий холда бу янги характеристика жуда юкори аникликда аникланмаслиги мумкин, чунки бунда заррачанинг шакли хисобга олинмаган. Гап тезлик тугрисида бораётганлиги сабабли, янги улчамсиз параметр факат

Ъ = ^ (Ю)

V

Рейнольдс сони булиши мумкин ва уни заррачанинг гидравлик йириклиги учун Рейнольдс сони дейилади.

Демак, суюкликдаги катти; заррачаларнинг харакати (3), (5), (9) ва (10) улчамсиз параметрлар билан аникланади.

Суюклик харакатида динамик тезлик бизга маълум булган куйидаги формуладан аникланади:

u* =*fghi, (11)

Окимга йулдош ёки карши йуналган тулкинлар холатларидаги аралаш окимлар учун динамик тезликни куйидаги Иглесон богланишидан фойдаланиб хисоблаш мумкин:

Г Ч 2/4

8nvH2 , ч

u* = -d , (12)

T3 sh 22п d

V L J

бу ерда Н-тулкинлар баландлиги; Т - тулкинлар даври; L - тулкинлар узунлиги.

Юкорида кайд этганимиздек, Шильдс (1) ва (2) улчамсиз параметрларнинг вkp = fctD*

богланиш диаграммасини куради.

Шильдс эгри чизигидан фойдаланишни осонлаштириш учун уни куйидаги богланишларга кура аппроксимацияланган:

D, < 4 булганда вкр = 0,24 (D, )_1;

4 < D, < 10 булганда вкр = 0,14(D* )"0 66;

10 < D, < 20 булганда вр = 0,04(D* )"01

20 < D, < 150 булганда вкр = 0,013(D* )029;

D, > 150 булганда вкр = 0,055.

(13)

Нобаркарор окимларда туб ости окизиклар хдракати бошланишининг критик холати текис окимга нисбатан кам урганилган. Бу ерда шуни таъкидлаш лозимки, окимнинг критик шартларини тадкикотлаш ювмаслик тезликлари ва олиб кетувчи кучлар усуллари асосида олиб борилади.

Нобаркарор оким холатида ювмаслик тезликларни хисоблашга асосланган биринчи усулда, Стокснинг чизикли назариясига кура туб ости максимал тезлиги кабул килинади, яъни

п- h

T -shkh

(14)

бу ерда k = 2п/ Xv; hv ,XV, Tv - мос равишда тулкинларнинг баландлиги, узунлиги ва даврлари.

Бэгнольд, Манохар, Комар-Мюллер, Масс [1,3,6,8] ва бошка тадкикотчилар узларининг тадкикот маълумотлари асосида тулкинли окимнинг ювмаслик тезликларини аниклашнинг богланишларини таклиф этишган. Бу ерда шуни таъкидлаш лозимки, улар томонидан утказилган тадкикот натижаларига кура улар таклиф этган богланишлар коникарли даражада мослигини курсатади.

Ушбу ишда юкорида курсатилган иккинчи ёндашув асосида нобаркарор оким холати учун туб окизиклар харакатини бошланишини ифодаловчи олиб кетувчи кучлар хисобининг такомиллаштирилган усулини ишлаб чикиш максади куйилди.

Юкорида куйилган масаланинг ечимини аниклашга доир ^арши мухандислик-иктисодиёт институтининг лабораториясида тажрибалар утказилди.

Нобаркарор оким холати учун туб окизиклар харакатини бошланишини ифодаловчи критик динамик тезликлар хисобини тахлил килиш учун олинган тажриба маълумотларидан фойдаланилди.

Биз юкорида айтиб утганимиздек, тахлилимизнинг асоси сифатида Шильдс усулини кабул киламиз ва нобаркарор оким шаритида уни куйидаги куринишда ифодалаймиз:

% = /оЮ. (15)

бу ерда

©' =-и*т--(16)

* (5-1)

Бунда и*т - тулкинли окимдаги максимал динамик тезлик булиб, уни муаллифларнинг [7] ишидаги куйидаги богланишларидан фойдаланиб аниклаш мумкин:

и*т = gdcp (5-1)®5Р

(17)

а, 200 К булса , и., ,= 0,158и, I аз 1К5, / ■■

а я 25 Кз < 200 булса, и *т = 0,229и, | аз К К5, ( %

„ ^ аз 2,5 Кз < 25 булса, и, *т = 0,319и, | аз К К5, Г >

а 0,4 Кз < 2,5 булса, и *т = 0,373и, | аз ' N

аз Кз < 0,4 булса, и *т = 0,377и, | аз К,

бу

ах

ерда = и_ т/2п\

и„ =-

К 5 = 2Мр; Ьь^ .

• 2ЛКР

X

тажриба

% ва Ю.

Олинган

маълумотларига асосан

параметрларни Экспериментал маълумотларининг асосан Шильдс

улчамсиз хисоблаймиз. тажриба тахлилига

1-расм. Q = /о/(Д,).- богланиш графиги

богланиши сингари нобаркарор оким холатида туб ости окизиклар харакати бошланишини

ифодалайдиган

% = №

богланиш эгри чизиги курилди (1-расм).

Расмда курсатилган богланишлардан куриш мумкинки, баркарор окимга (Шильдс эгри чизиги) нисбатан нобаркарор, яъни шамол тулкинлари таъсири остида булган окимларда динамик тезликларнинг кичик кийматларида туб ости окизикларнинг харакати бошланади. Бу нобаркарор оким шароитида узан тубида содир буладиган тангенциал кучланишларнинг устуворлигидан далолат беради ва буни бизнинг богланиш буйича курилган эгри чизик билан Шильдс эгри чизикларининг жойлашишидан куриш мумкин. Шунингдек, 1-расмдан

-0,154

0,222

0,325

-0,489

-0,635

т

(6) богланиш билан [7] ишдаги муаллифларнинг богланишлари буйича курилган эгри чизиклар таккосланганда, уларнинг коникарли даражада бир-бирига якинлигини куриш мумкин.

Демак, нобаркарор оким шароитида булган узанларнинг окизиклар харакати бошланиши билан боглик булган гидравлик масалаларнинг ечимида юкорида хосил килинган богланиш графигидан фойдаланиш мумкин булади.

АДАБИЁТЛАР

1. Масс Е.И. , Кантаржи И.Г., Костин В.О., Хайдар А.Х. Транспорт наносов волнами и течением в условиях больших каналов // Водные ресурсы, 1987, №2, 52-58.

2. Михинов А.Е. Баланс энергии возмущенного движения в волновом потоке // Метеорология и гидрология, № 6, 1987.

3. Рекомендации по расчётам ветровых волн и транспорта наносов в больших каналах. М. , 1986, ЦНИИС, 63с.

4. Эшев С.С., Рахматов М.И., Нурова О.С. Исследование неразмывающих скоростей потока в трапециадальных каналах, пролегающих в несвязных грунтах // «Агро илм» научное приложение журнала «Сельское хозяйство Узбекистана», Ташкент, №3, 2011. - С.58-59.

5. Эшев С.С., Хазратов А.Н., Гайимназаров И.Х. Расчёт параметров ветровых волн в больших каналах // журнал «Горный вестник Узбекистана", №4(59), Навоий, 2014. с. 121-124.

6. Эшев С.С., Мурадов Н.К. К определению параметров донных рифелей в больших земляных каналов в условиях волнового потока // журнал «Природообустройства». №1, Москва, 2012. - С.65-68.

7. Эшев С.С. Расчёт деформируемых больших земляных каналов в условиях нестационарности водного потока. Ташкент. " Voris nashriyot", 2018. -187с.

8. Эшев С.С., Рахимов А.Р., Гайимназаров И.Х. Влияние волновых потоков на деформацию русел каналов: Монография. - Т.: Издательство «Voris nashriyot», 2021, 187 с.

7. Bagnold R.A. Motion of waves in shallov water: Interaction Between waves and sand Bottom. Proc. Royal. Soc. London, A, v. 187, 1946, 1-15.

9. Collins J.I. Inception of turbulence at the Bed under periodic gravite waves. J. Geophys. Res., 68,1963, 6007-6014.

10. Komar P.D. , Miller M.C. Sediment threshold under oscillatory waves. «Proc. 14 th. Conf. Coast. End. 1974», ASCE, N.Y. , 1975, 756-775.