Аналіз взаємодії конфігуративного каменя із водним потоком

Автор(и)

  • Vasiliy Strutinskiy Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-7167-0085
  • Oleg Yakhno Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-9522-5549
  • Oleg Machuga Національний лісотехнічний університет України вул. Генерала Чупринки, 103, м. Львів, Україна, 79057, Україна https://orcid.org/0000-0002-9151-8854
  • Ihor Hnativ Львівський національний аграрний університет вул. Володимира Великого, 1, м. Дубляни, Україна, 80381, Україна https://orcid.org/0000-0002-2987-1673
  • Roman Hnativ Національний університет «Львівська політехніка» вул. Степана Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013, Україна https://orcid.org/0000-0002-4931-7493

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148077

Ключові слова:

річкові потоки, конфігурація каменю, дія потоку на перешкоду, гранична швидкість потоку, берегоукріплення

Анотація

Ерозія та руйнування русел річок, фундаментів підтоплюваних інженерних споруд пришвидшується під час стихійних явищ, супроводжуваних значним збільшенням швидкості й змоченого периметру річкових потоків, набуттям рухливості частинками русла. Проаналізовано взаємодію потоку води із окремим каменем циліндричної, сферичної, еліпсоїдної, пірамідальної та іншої конфігурації. Зокрема розвинуто традиційний підхід до визначення силової дії рідини на тверду перешкоду – камінь - для випадку стиснення струменю води й врахування відносної обтічності каменю із заданими геометричними характеристиками: діаметр, об`єм та конфігурація.

Запропоновано використовувати наступні параметри взаємодії потоку води із каменями різних конфігурацій: коефіцієнт стиснення та коефіцієнт обтічності. Отримано аналітичні залежності між граничною швидкістю потоку, яка спричиняє рух каменя, його масою та конфігурацією. Для сферичних гладких каменів ці відношення співпадають із класичними результатами. Запроваджені коефіцієнти типізовано у залежності від конфігурації окремого каменя у таблицях та графіках, що є зручним для використання у розрахунках берегоукріплень. Запропоновано використовувати коефіцієнт форми каменя – відношення дійсної граничної швидкості потоку, що викликає рухливість каменю довільної конфігурації із врахуванням його обтічності – до граничної швидкості потоку сферичного каменю такої ж маси з приведеним діаметром. Коефіцієнт форми слід використовувати як коригуючий множник у розрахунках мінімальної маси каменів для берегоукріплень та у гідротехнічних роботах. Для каменів клиновидної форми значення коригуючого коефіцієнта може в окремих випадках досягати значення 0,170, що вказує на високу ефективність використання таких каменів у порівнянні із сферичними. Крім того запропонований коефіцієнт може застосовуватися для уточнення граничної швидкості потоку води, з огляду на втрату стійкості існуючого берегоукріплення.

Визначено напрями подальших досліджень: аналіз ударної взаємодії конфігуративних каменів із елементами берегоукріплень; визначення параметрів руху водно- каменевих потоків

Біографії авторів

Vasiliy Strutinskiy, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра конструювання верстатів і машин

Oleg Yakhno, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, професор

Кафедра прикладної гідроаеромеханіки і механотроніки

Oleg Machuga, Національний лісотехнічний університет України вул. Генерала Чупринки, 103, м. Львів, Україна, 79057

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра лісових машин

Ihor Hnativ, Львівський національний аграрний університет вул. Володимира Великого, 1, м. Дубляни, Україна, 80381

Аспірант

Кафедра екології

Roman Hnativ, Національний університет «Львівська політехніка» вул. Степана Бандери, 12, м. Львів, Україна, 79013

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра гідравліки та сантехніки

Посилання

  1. Konstruktsiyi richkovykh ukripnykh sporud na hirskykh avtomobilnykh dorohakh Ukrainy: Albom. 89-2000. RUS. Derzhavna sluzhba avtomobilnykh dorih: Nakaz No. 3 42 vid 04.08.2002 r. (2002). Ivano-Frankivsk: Haldorprohres, 149.
  2. Khlapchuk, V. V., Shchodro, O. Ye. (2014). Doslidzhennia mistsevykh rozmyviv bilia richkovykh hidrotekhnichnykh sporud. Hidroenerhetyka Ukrainy, 2-3, 37–43.
  3. Kosichenko, Yu. M., Baev, O. A. (2014). Vysokonadezhnye konstrukcii protivno fil'tracionnyh pokrytiy kanalov i vodoemov, kriterii ih effektivnosti i nadezhnosti. Gidrotekhnicheskoe stroitel'stvo, 8, 18–25.
  4. Horban, I. M. (2015). Numerical simulation of evolution of large-scale irregularities on a river bottom. Prykladna hidromekhanika, 17 (1), 21–36.
  5. Yan, R., Monaghan, J. J. (2017). SPH simulation of skipping stones. European Journal of Mechanics – B/Fluids, 61, 61–71. doi: https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2016.10.001
  6. Bybliuk, N. I., Kovalchuk, I. P., Machuha, O. S. (2008). Nebezpechni stykhiyni yavyshcha v Karpatakh: Prychyny vynyknennia ta shliakhy yikh minimizatsiyi. Naukovi pratsi Lisivnychoi akademiyi nauk Ukrainy, 6, 105–119.
  7. Budnikov, A. A., Chaplina, T. O., Pokazeev, K. V. (2016). Motion of the Objects of Different Sizes and Shapes on the Surface of a Vortex. International Journal of Fluid Mechanics Research, 43 (4), 368–374. doi: https://doi.org/10.1615/interjfluidmechres.v43.i4.60
  8. Garelli, L., Schauer, M., Rodriguez, G. R., Langer, S. C., Storti, M. A. (2016). Evaluation of a coupling interface for solving fluid–structure interaction problems. European Journal of Mechanics – B/Fluids, 58, 117–126. doi: https://doi.org/10.1016/j.euromechflu.2016.04.001
  9. Sharma, P. K., Khandelwal, M., Singh, T. N. (2007). Variation on physico-mechanical properties of Kota stone under different watery environments. Building and Environment, 42 (12), 4117–4123. doi: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2006.11.032
  10. Tkachuk, S. H. (2012). Teoretychna formula hranychnoi hlybyny mistsevoho rozmyvu bilia mostovykh opor v zviaznykh gruntakh. Hidravlika i hidrotekhnika, 66, 62–69.
  11. Kuczkowski, et. al. Male elektrownie wodne: Niekonwencjonalne żródla energii. Available at: https://docplayer.pl/3249811-Male-elektrownie-wodne.html
  12. Sedlák, V., Ječný, M. (2004). Deformation measurements on bulk dam of waterwork in east Slovakia. Sbornik vedeckich praci Vysoké školy báňské. Technické Univerzity Ostrava: Řada hornicko-geologické, L (2), 1–10.
  13. Machuga, O., Byblyuk, N., Byblyuk, N., Machuga, Y. (2015). Kritériá pre dlhodobú prevádzku vodných diel horských riek. Mobile energy systems – Hydraulics – Environment – Ergonomics of mobile machines: Peer – review ed Proceedings, 79–87.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-11-23

Як цитувати

Strutinskiy, V., Yakhno, O., Machuga, O., Hnativ, I., & Hnativ, R. (2018). Аналіз взаємодії конфігуративного каменя із водним потоком. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(10 (96), 14–20. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148077

Номер

Том 6 № 10 (96) (2018): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Vasiliy Strutinskiy, Oleg Yakhno, Oleg Machuga, Ihor Hnativ, Roman Hnativ

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.