Interference of swirling flow with longitudinal stream

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the practice of designing and operating hydraulic and water management facilities, the issues of flow interference are of paramount importance, since they require close attention to the effect of various currents and jets on the coastal infrastructure of water bodies. A complex flow in the form of a submerged jet, which is formed by the interference of a circulating longitudinal (swirling) flow with a water body having a relative longitudinal flow velocity, was studied. The investigation was carried out using mathematical and physical modeling. To perform laboratory experiments, a test bench with a model for obtaining swirling flow and a longitudinal stream, which was formed in a hydraulic flume, was created. The numerical experiment was carried out using ANSYS (Fluent) software. The fields and velocity distributions of the resulting flow were obtained. The most favourable one in terms of hydrodynamic impact on the coastal infrastructure was chosen. The accuracy of numerical computation is evaluated by comparing with the results of the physical experiment.

About the authors

Genrikh V. Orekhov

Moscow State University of Civil Engineering (National Research University)

Author for correspondence.
Email: orehov_genrih@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6900-2704

Doctor of Engineering Science, Professor of the Hydraulics and Hydraulic Engineering Department

26 Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation

Leonid E. Shchesnyak

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: shchesnyak-le@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0001-8075-9487

Director of the Additive and Edge Technology Center, Institute of Innovative Engineering Technologies

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

References

  1. Rasskazov LN, Orekhov VG, Aniskin NA. Hydraulic structures (part 1). Moscow: DIA Publ.; 2008. (In Russ.)
  2. Slissky SM. Hydraulic calculations of high-pressure hydraulic structures. Moscow: Energoatomizdat Publ.; 1986. (In Russ.)
  3. Bestuzheva AS. Hydroecology. Part 2. Environmental protection structures of river hydraulic engineering. Moscow: MGSU Publ.; 2017. (In Russ.)
  4. Gurev AP, Hanov NV, Volgin NA. The influence of design factors of the stilling basin on the energy dissipation of the. Prirodoobustrojstvo. 2015;(4):48–51. (In Russ.)
  5. Aubakirova FKh. Dissipation of excess flow energy in spillway structures under various conditions of pools conjugation. Prirodoobustrojstvo. 2015;(1):37–41. (In Russ.)
  6. Prokofev VA, Sudolskii GA. Hybrid simulation of hydrodynamics of hydroelectric power plant spillway structures. Power Technology and Engineering. 2022;55: 714–719. https://doi.org/10.1007/s10749-022-01421-8
  7. Sliva IV, Lapin GG. Accident at the spillway structures of the Oroville hydroelectric complex. Hydrotechnical construction. Gidrotehniceskoe Stroitelʹstvo. 2017;(11):44–51. (In Russ.)
  8. Volshanik VV, Zuikov AL, Orekhov GV, Churin PS. Idling flow through the turbine unit of a mediumor high-pressure HPP (part 1). Gidrotehniceskoe Stroitelʹstvo. 2013;(4):51–56. (In Russ.)
  9. Volshanik VV, Zuikov AL, Orekhov GV, Churin P.S. Idling flow through the turbine unit of a mediumor high-pressure HPP (part 2). Gidrotehniceskoe Stroitelʹstvo. 2013;(5):32–40. (In Russ.)
  10. Akhmetov VK, Volshanik VV, Zuikov AL, Orekhov GV. Modeling and calculation of counter-vortex flows. Moscow: MGSU Publ.; 2012. (In Russ.)
  11. Bryanskaya YuV, Markova IM, Ostyakova AV. Hydraulics of water and suspended flows in rigid and deformable boundaries. Moscow: ASV Publ.; 2009. (In Russ.)
  12. Karelin VYa, Krivchenko GI, Mordasov AP, Volshanik VV, Zuikov AL, Akhmetov VK. Physical and mathematical modeling of hydraulic processes in the study of large hydraulic units for complex purposes. Leningrad: B.E. Vedeneev VNIIG Publ.; 1989. (In Russ.)
  13. Zhang W, Liu M, Zhu DZ, Rajaratnam N. Mean and turbulent bubble velocities in free hydraulic jumps for small to intermediate Froude numbers. Journal of Hydraulic Engineering. 2014;140(11):04014055. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0000924
  14. Mahzari М, Schleiss А. Dynamic analysis of anchored concrete linings of plunge pools loaded by high velocity jet impacts issuing from dam spillways. Dam Engineering. 2010;20(4):307–327.
  15. Sobin VM, Ershov AI. Investigation of the structure and hydraulic resistance of turbulent swirling flow in short pipes. Bulletin of the Academy of Sciences of the BSSR. Series: Physical and Energy Sciences. 1972;(3):56–61. (In Russ.)
  16. Sangwha Y. Exact solution of Navier – Stokes equations. International Journal of Advanced Research in Physical Science. 2019;6:39–43.
  17. Vellando P, Puertas J, Bonillo J, Fe J. Finite element solution of the Navier – Stokes equations using a SUPG formulation. Advances in Computational Engineering and Sciences. Tech Science Press; 2000 p. 856–861.
  18. Alam M, Saha S. Normal stress differences and beyond – Navier – Stokes hydrodynamics. The European Physical Journal Conferences. 2017;140:11014. http://doi.org/10.1051/epjconf/201714011014
  19. Ramm AG. Solution of the Navier – Stokes problem. Applied Mathematics Letters. 2019;87:160–164. https://doi.org/10.1016/j.aml.2018.07.034
  20. Willis AP. The open pipe flow Navier – Stokes solver. Software X. 2017;6:124–127. https://doi.org/10.1016/j.softx.2017.05.003
  21. Westerweel J. Advanced experimental methods for turbulent shear flows. Proceedings of the 6th International Symposium on Turbulence and Shear Flow Phenomena. Seoul; 2009. p. 1003–1009. https://doi.org/10.1615/TSFP6.1600
  22. Teresa P, Perez JR, Szasz RZ, Rodriguez MA, Castro F. Numerical modelling of flow pattern for high swirling flow. EPJ Web of Conferences. 2015;92:02059. https://doi.org/10.1051/epjconf/20159202059
  23. Belov IA, Isaev SA. Modeling of turbulent flows. St. Petersburg; 2001. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».