1
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ
МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ
ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSс 27.06.2017.Т.10.02 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ
МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ
РАХИМОВ ҚУДРАТЖОН ТАШБОТИРОВИЧ
ДАРЁ ЧЎКИНДИЛАРИНИНГ НАПОРЛИ ТИЗИМЛАРДАГИ
ГИДРОТРАНСПОРТИ
05.09.07–Гидравлика ва муҳандислик гидрологияси
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент–2018
2
УДК: 627.160:622.648.23(043.3)
Техника фанлари бўйича фалсафа докторлик (PhD) диссертацияси
автореферати мундарижаси
Оглавление автореферата доктора философии (PhD)по
Техническим наукам
Contents of the dissertation abstract of doctor of philosophy (PhD) and
technical sciences
Рахимов Қудратжон Тошботирович
Дарѐ чўкиндиларининг напорли тизимлардаги гидротранспорти
...............................................................................................…….......................
3
Рахимов Қудратжон Ташботирович
Гидротранспорт
речных
наносов
в
напорных
системах.....................................................................................................
21
Rakhimov Qudratjon Tashbotirovich
Gidrotransport river alluvium in pressure system..............................................
38
Эълон қилинган ишлар рўйхати
Список опубликованных работ
Listofpublishedworks…………………………………………………………
40
3
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ
МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ
ҲУЗУРИДАГИ ИЛМИЙ ДАРАЖАЛАР БЕРУВЧИ
DSс 27.06.2017.Т.10.02 РАҚАМЛИ ИЛМИЙ КЕНГАШ
ТОШКЕНТ ИРРИГАЦИЯ ВА ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИНИ
МЕХАНИЗАЦИЯЛАШ МУҲАНДИСЛАРИ ИНСТИТУТИ
РАХИМОВ ҚУДРАТЖОН ТАШБОТИРОВИЧ
ДАРЁ ЧЎКИНДИЛАРИНИНГ НАПОРЛИ ТИЗИМЛАРДАГИ
ГИДРОТРАНСПОРТИ
05.09.07–Гидравлика ва муҳандислик гидрологияси
ТЕХНИКА ФАНЛАРИ БЎЙИЧА ФАЛСАФА ДОКТОРИ (PhD)
ДИССЕРТАЦИЯСИ АВТОРЕФЕРАТИ
Тошкент–2018
4
Техника фанлари фалсафа доктори (Doctor of Philosophy) диссертацияси мавзуси
Ўзбекистон Республикаси Вазирлар Маҳкамаси ҳузуридаги Олий аттестация комиссиясида
В2017.4.PhD/Т538 рақам билан рўйхатга олинган.
Диссертация Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механизациялаш муҳандислари
институтида бажарилган.
Диссертация автореферати уч тилда (ўзбек, рус, инглиз (резюме)) Илмий кенгаш веб-
саҳифасида (www.tiiаmе.uz) ва «ZiyoNet» aхборот таълим порталида (www.ziyonet.uz)
жойлаштирилган.
Илмий раҳбар:
Арифжанов Айбек Муҳамеджанович
техника фанлари доктори, профессор
Расмий оппонентлар:
Махмудов Илхомжон Эрназарович
техника фанлари доктори
Шакиров БахтиярМахмудович
техника фанлари номзоди, доцент
Етакчи ташкилот:
Тошкент давлат техника университети
Диссертация ҳимояси Тошкент ирригация ва ишлоқ хўжалигини механизациялаш
муҳандислари институти ҳузуридаги DSc.27.06.2017.T.10.02 рақамли илмий кенгашнинг
«____ » _________ 2018 йил соат _____ даги мажлисида бўлиб ўтади (Манзил: 100000, Тошкент ш,
Қори Ниѐзий кўчаси, 39-уй. Тел: (99871) 237-22-67; Факс: (99871) 237-54-79, e-mail:
Диссертация билан Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механизациялаш
мухандислари институтининг Ахборот-ресурс марказида танишиш мумкин (06 рақами билан
рўйхатга олинган). Манзил: 100000, Тошкент ш, Қори Ниѐзий кўчаси, 39-уй. Тел: (99871) 237-22-67
Диссертация автореферати 2018 йил «____» _________ куни тарқатилди.
(2018 йил «____» _________ даги 06 рақамли реестр баѐнномаси).
Т.З.Султанов
Илмий даражалар берувчи
илмий кенгаш раиси, т.ф.д.
А.А.Янгиев
Илмий даражалар берувчи
илмий кенгаш илмий котиби, т.ф.д.
Э.Ж.Махмудов
Илмий даражалар берувчи
илмий кенгаш ҳузуридаги илмий
семинар раиси ўринбосари, т.ф.д., профессор
5
КИРИШ (фалсафа доктори (PhD) диссертацияси аннотацияси)
Диссертация мавзусининг долзарблиги ва зарурати
. Жаҳонда сув
омборлари, турли мақсадларда ишлатиладиган тиндиргичлар, насос
станцияларининг аванкамералари каби гидротехник иншоотларни лойқадан
тозалаш ва уларнинг лойқа босишини олдини олиш,сув ҳавзаларининг фойдали
ҳажмини сақлаб қолиш усулларини яратиш муҳим масалалардан бири
ҳисобланади. Шу жиҳатдан қаттиқ заррачалар (лойқа чўкинди) ва уларни
транспорт қилувчи туташ муҳитдан ташкил топган, икки фазали оқимни
қувурлар ѐрдамида узатиш технологиясини такомиллаштириш алоҳида
аҳамиятга эга. Бу борада, жумладан АҚШ, Германия, Россия, Хитой ва
бошқаривожланган давлатларда гидротехник иншоотлари, тиндиргичлар, сув
омборлари, насос станцияларининг аванкамераларини лойиҳалаш, улардан
самарали фойдаланиш ва хавфсизлигини таъминлашга ҳамда уларнинг фойдали
ҳажмларини оширишга алоҳида эътибор қаратилган.
Жаҳонда сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалашда, ишончли ва
энергия тежовчи янги технологияларни ишлаб чиқишга йўналтирилган
мақсадли илмий тадқиқот ишларини олиб боришга алоҳида эътибор
қаратилмоқда. Бу борада, жумладан дарѐ чўкиндиларини қувур транспорти
орқали узатиш, гидротехник иншоотларда лойқа босиш жараѐнларини
камайтиришга йўналтирилган янги усуллар ва технологиялар ишлабчиқиш
муҳим вазифалардан бири ҳисобланади.
Ҳозирги кунда Республикамизда сув ресурсларидан, гидротехник
иншоотларнинг сув ҳавзаларидан самарали фойдаланиш, сув омборлари ва
иншоот тиндиргичлар фойдали ҳажмини сақлаб қолиш, уларни лойқадан
тозалаш бўйича янги усуллар ва конструкциялар яратишга қаратилган кенг
қамровли тадқиқотларамалгаоширилмоқда. Ушбу йўналишда,сув ҳавзаларини
лойқа чўкиндилардан тозалашда янги энергия тежовчиқурилмаларни яратиш,
такомиллаштириш ва уларнижорий этиш талабэтилмоқда. 2017-2021 йилларда
Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантиришбўйича Ҳаракатлар
стратегиясида, жумладан «иқтисодиѐтда энергия ва ресурслар сарфини
камайтириш, ишлаб чиқаришга энергия тежайдиган технологияларни кенг
жорий этиш, қайта тикланадиган энергия манбаларидан фойдаланишни
кенгайтириш, иқтисодиѐт тармоқларида меҳнат унумдорлигини ошириш»
1
вазифалари белгиланган. Мазкур вазифани амалга оширишда, жумладан сув
хўжалиги иншоотларини лойиҳалаш, барпо этиш ва улардан самарали
фойдаланиш учун лойқали оқимларнинг (дарѐ чўкиндилари) қувурлардаги
ҳаракат усулларини такомиллаштириш, гидротехник иншоотларининг лойқа
босишини олдини олиш тадбирларини ишлаб чиқиш, ҳар хил нишабликдаги
напорли қувурлардан фойдаланиб лойқадан тозалашнинг рационал усул ва
технологияларини ишлабчиқиш муҳим аҳамият касб этмоқда.
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2017 йил 7 февралдаги
ПФ – 4947 - сон «2017 - 2021 йилларда Ўзбекистон Республикасини янада
___________________________________________________________
1
Ўзбекистон Республикаси Президентининг 2017 йил 7 февралдаги ПФ-4947-сон «Ўзбекистон Республикасини янада ривожлантириш бўйича Ҳаракатлар
стратегияси тўғрисида»ги Фармони
6
ривожлантириш бўйича Ҳаракатлар стратегияси тўғрисида»ги Фармони,
2017 йил 25 сентябрдаги ПҚ-3286-сон “Сув объектларини муҳофаза қилиш
тизимини янада такомиллаштириш чора-тадбирлари тўғрисида”ги Қарори,
2013 йил 19 апрелдаги ПҚ-1958-сон “2013-2017 йиллар даврида суғориладиган
ерларнинг мелиоратив ҳолатини янада яхшилаш ва сув ресурсларидан оқилона
фойдаланиш чора-тадбирлари тўғрисида” ги Қарори 2017 йил 27 ноябрдаги
ПҚ-3405-сон “2018-2019 йилларда ирригацияни ривожлантириш ва
суғориладиган ерларнинг мелиоратив ҳолатини яхшилаш Давлат дастури
тўғрисидаги” Қарори ҳамда мазкур фаолиятга тегишли бошқа меъѐрий-ҳуқуқий
ҳужжатларда белгиланган вазифаларни амалга оширишга ушбу диссертация
тадқиқоти маълум даражада хизмат қилади.
Тадқиқотнинг республика фан ва технологияларни ривожлантириш
нинг устувор йўналишларига мослиги.
Мазкур тадқиқот республика фан ва
технологияларни ривожлантиришнинг V. «Қишлоқ хўжалиги, биотехнология,
экология ва атроф муҳит муҳофазаси» устувор йўналиши доирасида
бажарилган.
Муаммонинг ўрганилганлик даражаси
. Икки фазали оқим математик
моделини
яратишда
Х.А.Рахматуллин,
Ф.И.Франкль,
Г.И.Баренблатт,
В.М.Маккавеев,
М.А.Великанов,
А.В.Караушев,
И.И.Леви,
Х.Рауз,
Ю.А.Буевич, А.Н.Крайко, Д.Ф.Файзуллаев, К.Ш.Латипов, А.И.Умаров,
А.А.Шакиров, А.М.Арифжанов, С.Соу, Г.Уоилис, А.Фортье ва бошқалар
изланишлар олиб борганлар ва маълум даражада ижобий натижаларга
эришилган.
Ташувчи суюқлик ва қаттиқ заррачадан ташкил топган икки фазали
оқимни тадқиқ қилишда диффузион ва гравитацион ярим эмперик назариялар
кенг тарқалган. В.М.Макавеев суюқлик таркибидаги лойқа заррачаларининг
оқим кинематикасига таъсирини ҳисобга олмасдан тубулент диффузиянинг
дифференциал тенгламасини келтиради. А.В.Караушев, И.И.Леви, Х.Рауз каби
олимлар оқим вертикал кесими бўйича тезлик тақсимотининг эллиптик,
даражали ва логарифмик қонуниятларидан фойдаланишган. Бироқ диффузион
назариядан фойдаланиш кўпгина ҳолларда чекланган, чунки турбулентлик
коэффициентини аниқлашда мураккабликлар келиб чиқади. Напорли
тизимларнинг тўғри нишабли (
i
>0) ва горизанталь (
i=
0) қувурларда
чўкиндиларнинг транспортини кўпчилик тадқиқотчилар Ф.Файзуллаев,
К.Ш.Латипов, А.И.Умаров, А.А.Шокиров, А.М.Арифжанов, С.Соу, Г.Уоилис,
А.Фортье тадқиқ қилишган.
Бугунги кунда шунга қарамасдан дарѐ чўкиндиларининг тескари нишабли
(
i
<0) қувурлар тизимидаги узатилиш технологияларини такомиллаштириш
орқали сув ҳавзаларини лойқа босишини олдини олиш чораларини ишлаб
чиқиш муаммолари етарли даражада ўрганилмаган.
Диссертация мавзусининг диссертация бажарилган олий таълим
муассасасининг илмий ишлари режаси билан боғлиқлиги.
Диссертация
тадқиқоти Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини механизациялаш
мухандислари институти илмий тадқиқот ишлари режасининг 7-сон
“Ирригация тизимлари, гидротехник иншоотлар ва сув омборлардан самарали
7
фойдаланишнинг илмий асосларини ишлаб чиқиш” (2016-2020йй), КХА-7-071-
сон «Дарѐ чўкиндиларини бошқарувчи иншоотларнинг самарали конструктив
параметрларини ишлаб чиқиш» (2012-2014йй), КХА-7-031-2015-сон «Дарѐ
чўкиндиларининг ирригацион ахамиятини баҳолаш ва улардан самарали
фойдаланиш услубларини ишлаб чиқиш» (2015-2017йй), №1.8 – “Сув
танқислиги шароитида сув омборлари (гидроузеллар) ва гидромелиоратив
тизимларидан фойдаланишнинг илмий асосларини яратиш” (2012-2015йй),
№1.7 – “Ирригация тизимлари, гидротехник иншоотлар ва сув омборларидан
самарали фойдаланишнинг илмий асосларини ишлаб чиқиш” (2016-2020йй.).
17/2017-сон «Магистрал каналлар гидротехник иншоотлардаги жараѐнларни
ўрганиш, юқори бъефлардаги лойқа босиш холатлари ва уларни олдини олиш
бўйича тавсиялар ишлаб чиқиш» (2017) мавзуларидаги лойиҳалари доирасида
бажарилган.
Тадқиқотнинг мақсади
турли нишабли напорли қувурлар тизимида
чўкиндилар узатилишини ва сув ҳавзаларидаги чўкиб қолган лойқаларни
гидротранспорт қилиштехнологияларини такомиллаштиришдан иборат.
Тадқиқотнинг вазифалари:
цилиндрсимон қувурларда дарѐ чўкиндиларининг ҳаракатини қувурнинг
нишаблигини ҳисобга олган ҳолда асослаш;
қаттиқ заррачаларнинг напорли қувурларда узатишда оқимнинг
энергияси таъсирини асослаш;
тескари нишабли қувурларда қаттиқ жисм заррачалари ҳаракати
моделини ишлаб чиқиш ва гидротранспорт параметрларини аниқлаш;
тескари нишабли қувурларда дарѐ чўкиндиларининг ҳаракатини
гидравлик ҳисоблаш усулини ишлаб чиқиш.
Тадқиқотнинг объекти
сифатида сув ҳавзаларини лойқадан тозалашда
фойдаланадиган струяли аппаратларнинг сўрувчи қувури, аралаштириш
камераси каби напорли тизимлари олинган.
Тадқиқотнинг предметини
сув омборлари, тиндиргичлар, насос
станцияларининг аванкамералари ва ирригацион каналлар каби гидротехник
иншоотлардаги
чўкиндиларнинг
струяли
аппаратлар
ѐрдамида
гидротранспорти жараѐни ташкил этади.
Тадқиқотнинг усуллари.
Тадқиқот жараѐнида гидравлика ва
гидрологияда умум қабул қилинган услублар, гидромеханиканинг қонунлари
асосида математик моделлар тузиш услублари ҳамда тажриба маълумотларини
қайта ишлашда математик статистика услубларидан фойдаланилган.
Тадқиқотнинг илмий янгилиги
қуйидагилардан иборат:
тескари нишабли қувурларда дарѐ чўкиндиларининг гидротранспортини
таминлай оладиган струяли аппаратнинг янги конструкцияси ишлаб чиқилган;
тескари нишабли қувурларда дарѐ чўкиндиларини ташиш жараѐнига оқим
энергиясининг таъсири гравитациянинг ва қувурнинг ўтказиш қобилияти
ҳаракат тартибини ҳисобга олган ҳолда асосланган;
сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун ишлаб чиқилган
струяли аппаратнинг конструктив параметрлари сув напорини ҳисобга олган
ҳолда асосланган;
8
тескари нишабли напорли қувурларда лойқали оқимнинг критик
тезлигини аниқлаш усули лойқанинг миқдорини ҳисобга олган ҳолда
такомиллаштирилган.
Тадқиқотнинг амалий натижаси
қуйидагилардан иборат:
сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун струяли аппаратнинг
янги конструкцияси ишлаб чиқилган;
сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун струяли аппаратнинг
гидравлик параметрларини ҳисоблаш усули ишлаб чиқилган;
узатилаѐтган оқим лойқа концентрациясининг оқим потенциал энергияси
ва сўриш баландлигига боғлиқлиги аниқланган.
Тадқиқот натижаларининг ишончлилиги.
Тадқиқот натижаларининг
ишончлилиги назарий ишланмаларнинг механика қонунларига мослиги ва
синалган математик усулларда фойдаланганлиги, ҳисобланган қийматларнинг
тажрибада олинган қийматлар билан қиѐсий солиштирилганлигида бир бирига
яқинлиги ҳамда таклиф этилган ишланмаларга патентлар олинганлиги ва
тадқиқот натижаларининг амалиѐтга жорий этилганлиги билан изоҳланади.
Тадқиқотнинг илмий ва амалий ахамияти.
Тадқиқот натижаларнинг
илмий аҳамияти натижалардан фойдаланиш сув омборлари, тиндиргичларнинг
фойдали ҳажмини ошириш учун тавсиялар ишлаб чиқиш гидротехник
иншоотларни қуриш ва улардан фойдаланиш, ишончлилигини ва лойиҳа
сифатини ошириш имконияти билан изоҳланади.
Тадқиқот натижаларининг амалий аҳамияти тадқиқот натижалари бевосита
лойиҳа амалиѐтида қўлланганда гидротранспорт тизимларининг ўтказиш
қобилиятларини баҳолашга, уларнинг ўтказиш қобилиятини ва иқтисодий
самарадорлигини сезиларли ошириш ва қувурлар орқали лойқали оқимни
узатишда чўкиндиларнинг ҳажмий таркибини, заррачаларнинг катталигини ва
бошқаларни ҳисобга олган холда янги энергия тежамкор технологияларни
ишлаб чиқиш билан изоҳланади.
Тадқиқот натижаларининг жорий қилиниши.
Дарѐ чўкиндиларининг
напорли тизимлардаги гидротранспорти бўйича олинган натижалар асосида:
сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун струяли аппаратни
ишлаб чиқиш ва конструктив параметрларини такомиллаштириш бўйича
Ўзбекистон Республикаси Интеллектуал мулк агентлигининг фойдали моделига
патент олинган («Сув ҳавзаларини тозалаш учун оқимчали инжектор» №FAP
00490 - 2009й). Натижада янги ишлаб чиқилган струяли аппарат гидротехник
иншоотларни оқимнинг энергиясидан фойдаланиб дарѐ чўкиндиларидан
тозалаш ва иншоот фойдали ҳажмини ошириш имконини берган;
сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун гидроэлеваторнинг
янги конструкциясини ишлаб чиқиш ва конструктив параметрларини
такомиллаштириш бўйича Ўзбекистон Республикаси Интеллектуал мулк
агентлигининг фойдали моделига патент олинган («Сув ости гидроэлеватори»
№FAP 00937-2014й). Натижада янги ишлаб чиқилган гидроэлеватор Миришкор
каналини оқимнинг энергиясидан фойдаланиб дарѐ чўкиндиларидан тозалаш ва
каналнинг мустаҳкамлигини ошириш имконини берган;
9
сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун такомиллаштирилган
струяли аппарат конструкцияси «Сувсоз» Унитар корхонаси Бўзсув сув олиш
иншооти тиндиргичлари ишини яхшилашда жорий этилди. (Қишлоқ ва сув
хўжалиги
вазирлигининг
2017
йил
6
ноябрдаги
04/30-1241-сон
маълумотномаси). Натижада янги ишлаб чиқилган струяли аппарат
гидротехник иншоотлардаги дарѐ чўкиндиларини оқимнинг энергиясидан
фойдаланиб тозалаш имконини берган.
Тадқиқот натижаларининг апробацияси.
Мазкур тадқиқот натижалари
халқаро, республика ва институт миқѐсидаги анжуманларда муҳокама қилинган
ва маъқулланган, жумладан 3 та халқаро ва 6 та республика илмий-амалий
анжуманларда муҳокамадан ўтказилган.
Тадқиқот натижаларининг эълон қилиниши.
Диссертация мавзуси
бўйича жами 18 та илмий ишлар чоп этилган, шулардан, Ўзбекистон
Республикаси Олий аттестация комиссиясининг фалсафа доктори (PhD)
диссертациялари асосий илмий натижаларини чоп этиш тавсия этилган илмий
нашрларда 5 та мақола жумладан 1 таси хорижий журналда, 2 та патент
олинган.
Диссертациянинг тузилиши ва ҳажми.
Диссертация кириш, тўртта боб,
хулоса, фойдаланилган адабиѐтлар ва иловалардан таркиб топган.
Диссертациянинг ҳажми 110 бетни ташкил этади.
ДИССЕРТАЦИЯНИНГ АСОСИЙ МАЗМУНИ
Кириш қисмида
диссертация тадқиқотининг долзарблиги ва зарурияти
асосланган, тадқиқот мақсади ва вазифалари ҳамда объект ва предметлари
шакллантирилиб, Ўзбекистон Республикаси фан ва технологияларини
ривожланишнинг устувор йўналишларига мослиги кўрсатилган, тадқиқотнинг
илмий янгилиги ва амалий натижалари баѐн қилинган. Олинган натижаларнинг
назарий ва амалий аҳамиятлари кенг очиб берилиб, тадқиқот натижаларини
жорий қилинганлиги, нашр этилган ишлар ва диссертациянинг тузилиши
бўйича маълумотлар келтирилган.
Диссертациянинг
“Икки фазали оқим ҳаракатининг назарий ва
экспериментал тадқиқоти”
деб номланган биринчи бобида икки фазали
оқимнинг (суюқлик ва чўкинди заррачалар) қувурлардаги ҳаракатига
бағишланган адабиѐтларнинг аналитик таҳлили келтирилган. Икки фазали–
лойқали оқим тадқиқоти билан тадқиқотчилар узоқ йиллардан бери
шуғулланиб келадилар.
Икки фазали оқим математик моделини яратишда Х.А.Рахматуллин,
Ф.И.Франкль, Г.И.Баренблатт, В.М.Маккавеев, М.А.Великанов, А.В.Караушев
И.И.Леви,
К.И.Россинский,
В.К.Деболский,
Ю.А.Буевич,
С.А.Криль,
Д.Ф.Файзуллаев, К.Ш.Латипов, А.И.Умаров, А.А.Шакиров, А.М.Арифжанов,
С.Соу, Г.Уоилис, А.Фортье ва бошқа олимлар катта ҳисса қўшганлар.
Икки фазали, муаллақ заррачали оқим ҳаракатининг экспериментал ва
табиий дала шароитидаги изланишлари билан М.А.Дементьев, М.В.Печенкин,
В.М.Карасик,
С.И.Криль,
О.Я.Гловацкий,
П.Дюранд,
И.И.Булдаков,
10
К.Ш.Латипов, Х.А.Исмагилов, А.Шокиров, А.М.Арифжанов, Х.Илхамов ва
бошқалар шуғулланган.
Кўпчилик тадқиқотчилар томонидан таклиф этилган гидротранспортнинг
асосий параметрларини аниқлаш учун ҳисобий боғланишлар кўпинча улар
олинган тажрибалар натижаларини ифодалайди, бинобарин, бу боғланишларнинг
қўлланиш соҳаси анча чекланган.
Диссертацияда ишида муаллақ заррачали оқимнинг цилиндрик қувурдаги
ҳаракатини изоҳлаш учун барқарор харакати дифференциал тенгламаси
қўлланилди.
Муаллақ заррачали оқим барқарор харакати тенгламасининг бир ўлчамли
кўриниши қуйидагича ѐзилади:
0
2
2
2
d
s
d
Q
gi
dz
dP
cì
,
(1)
Ҳаракат тенгламасини келтириб чиқаришда лойқали оқимнинг зичлиги ва
тезлиги учун қуйидаги белгилашлар қабул қилинган.
,
(2)
2
1
2
2
1
1
)
1
(
)
1
(
s
s
s
s
,
(3)
бу ерда:
s
– қаттиқ заррачаларнинг хажмий концентрацияси;
1
2
-
мос равишда қаттиқ ва суюқ заррачаларнинг зичликлари;
d
– қувурнинг
диаметри;
Q
– лойқали оқим сарфи;
1
ва
2
- қаттиқ ва суюқ заррачаларнинг
қувур кўндаланг кесим юзаси бўйича ўртача тезлиги;
i
– оқим нишаблиги;
Р
–
гидродинамик кучланиш, босим;
χ
– қувур периметри;
– гидросмеснинг
бошланғич қаршилиги;
– гидравлик ишқаланиш коэффициенти.
Қуйидаги чегаравий шартларни ҳисобга олганда (1) тенгламадан, тескари
нишабли қувурларда (
0
i
) оқим сарфи :
z = 0, Р=Р
1
ва
z = L, P=Р
2,
0
2
1
2
2
d
s
gi
L
Р
Р
d
Q
cм
.
(4)
Тенглама таҳлили шуни кўрсатадики, муаллақ заррачали оқимнинг
гидротранспорти учун шундай босимлар фарқи
пайдо қилиш керакки,
нафақат ишқаланиш кучидан балки оқимнинг оғирлик кучидан ҳам катта
бўлиши керак:
0
2
1
d
s
gi
L
Р
Р
.
(5)
Тенгламанинг ўзига хос жиҳати, муаллақ заррачали оқим ҳаракатини
характерлайдиган асосий факторлардан ташқари қувур нишаблигининг таъсири
ҳам инобатга олинган.
Шундай қилиб лойқали оқимнинг яхлит тезликли математик моделидан
фойдаланилган, яъни лойқали оқим ўзининг ҳаракатида яхлит тезликли
континиумни ифодалайди бунда оқимнинг зичлиги ва тезлиги (2) ва (3)
формулаларга кўра аниқланади.
2
1
)
1
(
s
s
0
см
Р
11
Диссертациянинг
“Икки фазали оқимнинг напорли тизимлардаги
тадқиқоти”
деб номланган иккинчи бобида лойқали оқимнинг тескари
нишабли қувурлардаги ҳаракатининг тадқиқоти ва унинг натижалари
келтирилган. Амалда, лойқали оқимни қувурлар орқали транспорт қилишда
тескари нишабли қувурлар тизими билан иш кўришга тўғри келади. Бундай
жараѐн муаллақ заррачали оқимни насос станцияларининг напорли қувурлари,
гидроэлеваторлар, струяли аппаратларнинг сўрувчи қувурлари орқали
узатишда ва бошқа шароитларда кузатилади. Мазкур ишда лойқали оқимнинг,
струяли аппарат сўрувчи қувуридаги ҳаракати, муҳитнинг суюқлик оқимчасига
сўрилиши гидравлик жараѐн сифатида кўриб чиқилди. Муҳит-сиқилмайдиган
қовушқоқликка эга бўлган суюқлик (сув) ва деформацияланмайдиган қаттиқ
заррачалардан ташкил топган механик смес.
Бундай оқимларни ҳисоблашдаги асосий мураккаблик лойқали оқимнинг
ҳаракатида унинг ҳажмий концентрациясига боғлиқ критик тезлиги ва
солиштирма гидравлик қаршиликларини аниқлашда намоѐн бўлади. Ишда
тескари нишабли қувур сифатида струяли аппарат сўрувчи қувурини қараб
чиқамиз. Маълумки, струяли аппаратлар деб иккита ҳар хил босимли
оқимларнинг ўзаро энергия алмашишидан ва аралашишидан оралиқ босимли
аралашма оқим пайдо бўладиган қурилмаларга айтилади.
Диссертациянинг биринчи бобида келтирилганидек тескари нишабликдаги
қувурларда дарѐ чўкиндиларининг гидротранспорти учун (5) шарт бажарилиши
керак.
О
қимнинг энергетик характеристикаларини ҳисобга олган ҳолда ишчи
оқимнинг катта потенциал энеригияга ва пульпанинг кичик энергияга эга
эканлиги шартидан келиб чиқиб, дарѐ чўкиндиларини транспорт қилиш учун
струяли аппарат ишлаб чиқилган.
Таклиф қилинаѐтган аппарат қуйидагича ишлайди яъни чиқариш
тирқишига 5 ўрнатилган диск 6 очилган пайтда сув ҳавзасидаги сувнинг актив
ташланиши бошланади. Сўрувчи қувур 7 шарнирли маҳкамланган чиқариш
жойида юқори турбулент оқим шакиланади (1-расм).
Сув чиқариш тирқишининг чуқурлиги «
Н
» эвазига инжекция содир
бўлади яъни дискнинг очилиши билан участкадаги тезлик назарий жиҳатдан
га тенг бўлади. Бу ерда:
g
-эркин тушиш тезланиши.
Натижада сув оқими билан лойқали оқимининг пастки бьефга
ташланишига олиб келади.
Струяли аппарат техник параметрларини баҳолаш учун махсус ўтказилган
тажрибалар асосида оқим, струяли аппарат чиқариш тирқишидан оқиб
чиқаѐтганда сарф, тезлик,сиқилиш ва қаршилик коэффициентларини оқимнинг
ҳаракат тартибининг катта чегараларда ўзгаришига ва энергетик ҳолатига
боғлиқ равишда тажрибалар ўтказилди.
Қатор тадқиқотчилар: Қ.Ш.Латипов, С.И.Криль, А.М.Арифжанов ва
бошқалар ишларидан келиб чиқиб, струяли аппаратда муаллақ заррачали
оқимнинг ҳаракати жараѐнини изоҳлаш учун Бернулли тенгламаси
қўлланилганва бу асосида лойқали оқимнинг зичлигини ҳисобга олган ҳолда
дарѐ чўкиндиларининг гидротранспорти учун зарур напор аниқланган.
gH
2
12
1-расм. Қурилманинг схемаси.
1 – резервуар; 2 – сув келадиган қувур; 3 – вентиль; 4 – чиқариш қувури; 5 –
тирқиш; 6 – диск; 7 – сўрувчи қувур; 8 – ортиқча сувни чиқариш қувури; 9
– пьезометр; 10 – ўлчаш резервуари; 11- вентиль. H- оқим напори, h-
сўриш баландлиги
Юқорида келтирилган тенгламаларнинг ечими таклиф этилаѐтган струяли
аппарат ҳисоби учун асосий формулаларни келтириб чиқариш имконини
беради. У ҳолда струяли аппарат қувуридаги сарф учун қуйидаги боғлиқликни
оламиз:
H
g
Q
2
2
2
2
,
(6)
Бу ерда:
2
струяли аппарат сўрувчи қувурининг сарф коэффициенти
1
2
1
,
(7)
1
− сўрувчи қувурнинг жами қаршилик коэффициентлари;
d
l
ñ ì
1
1
,
(8)
-жами маҳаллий қаршилик коэффициентлари;
H
тирқиш олдидаги нисбий напор:
)
1
(
h
H
H
,
(9)
Бунда:
0
1
:
1
– сувнинг солиштирма оғирлиги,
0
– пульпанинг
солиштирма оғирлиги;
Н
– тирқиш олдидаги сувнинг напори;
h-
сўриш
баландлиги.
Юқорида баѐн этилганлар, дарѐ чўкиндиларининг таклиф этилаѐтган
струяли аппарат ѐрдамида гидротранспортини амалга оширишда чегаравий
парметрларни ўрнатиш имконини беради. Кўриниб турганидек гидросмеснинг
транспорти қуйидаги ҳолдагина мумкин
0
H
экан.
Шундай қилиб муаллақ заррачали оқим ҳаракати назариясининг маълум
имкониятлардан фойдаланиб, таклиф этилаѐтган аппарат ѐрдамида дарѐ
13
чўкиндиларининг гидротранспорти гидравлик параметрларининг ҳисобий
боғлиқликлари таклиф этилган.
Диссертациянинг
“Струяли аппаратнинг гидравлик параметрларини
эксперементал тадқиқоти”
деб номланган
учинчи бобида струяли
аппаратнинг асосий гидравлик параметрларини аниқлаш учун эксперименталь
изланишлар ва уларнинг натижалари келтирилган.
Эксперементал изланишлар Тошкент ирригация ва қишлоқ хўжалигини
механизациялаш муҳандислари институти “Гидравлика ва гидроинформатика”
кафедрасининг лабораториясида ўтказилган. Эксперементлар гидравлик
изланишларда қабул қилинган методика бўйича бажарилган.
Таклиф этилган струяли аппарат гидравлик жараѐнлар табиатини кенгроқ
ўрганиш учун, экспериментлар аввал бир фазали оқим учун, кейин эса икки
фазали оқим учун ўтказилди. Тажрибалар натижаси бўйича струяли
аппаратнинг асосий гидравлик параметрлари аниқланди.
Струяли аппарат тирқишидан чиқаѐтган оқим сарфи:
Q=Q
1
+Q
2
,
(10)
бу ерда:
- асосий ишчи оқим сарфи;
2
Q
- струяли аппаратни сўриш
қувуридаги сарф.
Сарф (
), тезлик (
) ва қаршилик (
) коэффициентларининг Рейнольдс
сонига боғлиқлиги амалий масалаларни ечишда катта қизиқиш туғдиради.
Струяли аппаратнинг интеграл коэффициентларини Рейнольдс сонига
боғлиқлигини аниқлаш учун бошланғич эксперементлар (изланишлар) тоза сув
билан ўтказилган, уларнинг натижасида юқорида кўрсатилган параметрлар (
μ,
φ,
) қийматлари аниқланган (2 - расм).
Ўлчов бирликлар назарияси асосида
μ
ни аниқлаш учун боғлиқликни
қуйидаги кўринишда қабул қиламиз:
,
бу ерда:
,
- коэффициентлар, тажриба натижалари асосида
аниқланади.
Эксперементлар таҳлили математик статистика услублари асосида амалга
оширилган.
Тажриба натижаларининг тахлили бўйича, математик статистика
услубларини қўллаб (энг кичик квадратлар услуби) қуйидаги бир фазали оқим
учун струяли аппаратнинг сарф коэффициентини олдик:
4
Re
8
,
6
H
.
(11)
Сўнгра эксперимент сериялари
Q
2
=0
бўлганда ўтказилди, бу бизга
струяли аппаратни тирқишидан ишчи оқим оқиб чиқишда, струяли аппаратнинг
сарф коэффициенти қийматини аниқлашга имкон берди.
Экспериментал изланишлар натижаларининг математик тахлилидан сўнг
бир фазали оқим учун, струяли аппаратнинг сарф коэффициентини аниқлаш
учун, хисоблаш формуласи тавсия қилинади,
Q
2
= 0
бўлса (3-расм):
4
0
02
,
5
H
e
R
,
(12)
14
2-расм. Струяли аппаратнинг сарф
коэффициентини Рейнольдс сонига
боғликлиги графиги (бир фазали
оқим)
3-расм. Сарф коэффициентининг
Рейнольдс
сонига
боғлиқлиги
графиги(бир фазали оқим
Q
2
=0
)
Сарфнинг қуйидагича эканлигидан:
1
2
Q
Q
Q
.
(13)
Струяли аппарат сўриш қувури сарф коэффициентининг Рейнольдс сонига
боғлиқлигини бир фазали оқим учун аниқлаймиз.
4-расм. Струяли аппарат сўриш қувури сарф коэффициентининг
Рейнольдс сонига боғлиқлиги
Экспериментал изланишлар натижаларининг математик статистика услуби
тахлили асосида (бунда корреляция коэффициенти
r = 0,78
ни ташкил этди),
бир фазали оқим харакатланганда струяли аппарат сўриш қувури учун сарф
коэффициентининг ҳисоблаш формуласи олинди (4 – расм):
4
1
Re
6
,
4
67
,
0
H
,
(14)
Унда бир фазали оқим харакатланганда струяли аппарат сўриш қувурида
сарфни аниқлаш учун хисобий боғлиқ қуйидаги кўринишга эга:
gH
Q
2
1
2
.
(15)
15
Кейинчалик экспериментлар муаллақ заррачали оқим гидротранспортида
струяли аппарат параметрларини бахолаш учун олиб борилди. Тажрибалар
натижасида дарѐ чўкиндиларининг гидротранспортида струяли аппарат сарф
коэффициентининг Рейнольдс сонига боғлиқлиги аниқланди (5 - расм).
Экспериментал изланишлар натижалари, математик статистика услублари
тахлили асосида икки фазали оқим учун струяли аппарат сарф
коэффициентининг хисоблаш формуласи олинди (бунда корреляция
коэффициенти
r = 0,85
ни ташкил этди):
4
Re
8
,
0
58
,
0
H
,
(16)
5-расм.
Струяли
аппарат
сарф
коэффициентининг Рейнольдс сонига
боғлиқлик графиги (икки фазали оқим)
6-расм.
Струяли аппарат сўриш
қувури
сарф
коэффициентининг
Рейнольдс
сонига
боғликлиги
графиги (икки фазали оқим)
Юқорида қайд этилган методикани қўллаб, струяли аппарат сўриш
қувури учун сарф коэффициентини хисоблаш формуласи қуйидагича таклиф
этилади (6-расм):
4
2
Re
22
,
4
58
,
0
H
,
(17)
Бундан, струяли аппарат сўриш қувури учун сарфни хисоблаш формуласи
қуйидагича кўринишда бўлади:
gH
Q
2
2
2
.
(18)
Шундай қилиб, струяли аппарат сўриш қувурида бир фазали ва икки
фазали оқим учун сарфни аниқлаш хисобий боғланишлари формулалари (15),
(18) таклиф этилган.
экспериментал тадқиқотлар асосида нисбий напорни
H
h
струяли
аппаратнинг ташиш қобилиятига таъсири таҳлил этилган,
h-
сўриш баландлиги,
H-
тирқиш олдидаги напор (7 – расм).
Экспериментлар натижаларининг тахлилидан оқим лойқалигини нисбий
напорга боғлиқлиги олинган:
5
,
0
2
1
1
H
h
A
S
,
(19)
бу ерда:
- муаллақ заррачалар зичлиги кг/м
3
;
16
– коэффициент, тажриба асосида аниқланади:
(7 – расм).
7-расм. Оқим лойқалигининг нисбий напорга боғлиқлик графиги.
Экспериментал
изланишлар
натижалари
таҳлилидан
гидравлик
ишқаланиш коэффициентини аниқлаш учун қуйидаги боғлиқликни оламиз:
2
2
1
l
D
ñì
.
(20)
Шу бобда муаллақ заррачали оқимнинг критик тезлигини аниқлаш
методикаси ўрганиб чиқилди. Гидросмеснинг цилиндрик қувурдаги ҳаракати
бир хил шароитларда оқимнинг ўртача тезлигига боғлиқ, бу тезлик секин-аста
камайиб бориб, критик қийматга яқинлашган сари маълум миқдордаги қаттиқ
материални ўз ичига олган оқимнинг муаллақлаштириш қобилияти, борган
сари камайиб боради.
Муаллақ заррачали оқим барқарор ҳаракати учун
z
ўқини кузатилѐтган
оқим йўналиши томонга йўналтирамиз, у ҳолда мувозанат тенгламасини
қуйидаги кўринишда ѐзамиз:
R
dz
dp
кр
0
2
,
(21)
бу ерда:
dz
dp
- босим градиенти;
0
- қувур деворидаги уринма зўриқиш;
- гидравлик радиус.
Бу тенглама қувурда ҳаракатланаѐтган муаллақ заррачали бир бутун оқим
билан қаттиқ заррачали узлуксиз оқим чегаравий динамик мувозанатини
ифодалайди.
Гидравлика тенгламасини
учун қўллаб қуйидагини оламиз:
8
2
0
0
см
,
(22)
кр
dz
dp
–
босимнинг чегаравий градиенти, қувурдаги гидросмеснинг
мустаҳкам (лойқа босмайдиган) ҳаракат режимидан аниқланади.
17
Қатор изланувчилар (Қ.Ш.Латипов, А..М. Арифжанов, Х.Илхамов ва
бошқалар) назарий ишланмаларини ривожлантириб
кр
dz
dp
қийматини
қуйидагича аниқлаймиз:
а
wg
dz
dp
кр
0
,
(23)
Бу ерда:
w
–
муаллақ заррачаларнинг гидравлик катталиги,
.
0
0
2
а
Бунда (23) ва (22) тенгламаларни (21) га қўйиб критик тезликни аниқлаш
учун қуйидаги тенгламага эга бўламиз:
3
2
см
кр
gDw
.
(24)
Шундай қилиб струяли аппарат сўриш қувурида гидросмесь ҳаракати
давомида критик тезликни аниқлаш учун янги боғланиш таклиф этилган. (24)
тенгламанинг ўзига хос жиҳати шундаки, бу ерда дарѐ чўкиндилари
гидротранспортини характерловчи қатор факторлар ҳисобга олинган.
Диссертациянинг
“Струяли гидротранспортнинг гидравлик ҳисоби
усуллари”
деб номланган тўртинчи бобида дарѐ чўкиндиларининг
гидротранспорти гидравлик ҳисоби услуби ва ушбу тадқиқот натижаларини
амалда қўллаш бўйича тавсиялар келтирилди.
Лойқали оқимни узатувчи қувур гидравлик ҳисоби қуйидагича амалга
оширилади: қаттиқ заррачаларнинг гранулометрик таркиби, қувурнинг
узунлиги
L
(
м
), қаттиқ заррачанинг зичлиги
s
(
кг/м
3
), сувнинг зичлиги
(
кг/м
3
), сувнинг кинематик ѐпишқоқлик коэффициенти (
м
2
/с
),
гидросмесни кўтариш баландлиги
h
(
м
), гидросмеснинг концентрацияси
S
ўp
,
қаттиқ заррачанинг масса сарфи
Q
(
кг/с
), гидротранспорт вақтида берилган
қаттиқ заррачанинг масса сарфини ўтказа оладиган сувнинг ҳажмий сарфини
(
м
3
/с
) аниқлаш керак; гидротранспортнинг критик режимида лойқали оқим
ҳажмий сарфини ўтказишни таминлай оладиган қувурнинг диаметрини
танлаш, гидросмесни талаб қилинган масофа ва баландликка транспортини
амалга оширишга етарли напорни ўрнатиш учун солиштирма ва жами напор
йўқолишларини аниқлаш.
Таклиф этилган формула бўйича критик тезликни аниқлаб, сўрувчи
қувурнинг диаметрини танлаймиз:
gw
D
cм
кр
2
3
.
Қувурдаги солиштирма напор йўқолишини аниқлаб гидросмес берилган
сарфини узатиш учун зарур бўлган напорни аниқлаймиз:
g
D
I
êð
ñì
2
2
0
.
Ушбу бобда таклиф этилаѐтган струяли аппаратдан фойдаланишдан
олинган иқтисодий самарадорлик ҳам келтирилган.
Струяли аппарат ѐрдамида дарѐ чўкиндиларини чиқариб ташлашдаги
иқтисодий самарадорликка, энергия захираларини тежаш ҳисобига эришилади.
18
Ҳисоблар натижаларига кўра иқтисодий самарадорлик 8490000 сўмни
ташкил этди.
Иқтисодий самарадорликка тиндиргичдаги сув ҳажми струяли аппарат
ишлаши учун етарли сатхга етганда струяли аппаратдан фойдаланиш ҳисобига
эришилади.
ХУЛОСА
“Дарѐ чўкиндиларининг напорли тизимлардаги гидротранспорти”
мавзусидаги фалсафа доктори (PhD) диссертацияси бўйича олиб борилган
тадқиқотлар натижасида қуйидаги хулосалар тақдим этилади:
1.
Икки фазали оқим тадқиқотига бағишланган ишларнинг таҳлили асосида
цилиндрик қувурлардаги оқим нишаблигини ҳисобга олувчи икки фазали оқим
ҳаракати модели таклиф этилган. Натижада ишлаб чиқилган хисоблаш
формулалари оқим параметрларининг қийматларини аниқлаш имконини
беради.
2.
Оқимларнинг энергетик характеристикаларини ҳисобга олган ҳолда сув
ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш учун струяли аппарат параметрлари
асосланди. Струяли аппарат ишлаши учун катта энергия заҳирасига эга бўлган
оқимдан кичик энергияга эга бўлган оқимга энергия ўтказа оладиган босимлар
фарқини вужудга келтириш кераклиги аниқланди. Тадқиқотлар натижасида
струяли аппарат контрукцияси ишлаб чиқилди (Патент № FAP 00490). Бу
струяли аппарат иншоотларни лойқа босишини олдини олиш имконини беради.
3.
Мавжуд маълумотлар, шунингдек махсус ўтказилган тажрибалар
натижаларининг қайта ишлаш асосида струяли аппарат сарф, тезлик ва
қаршилик коэффициентларининг Рейнольдс сонига боғлиқлиги аниқланди.
Рейнольдс сонининг ўзгариш чегаралари қуйидагича (Re=7000-50000).
Натижада струяли аппарат гидравлик элементлари ҳаракат тартиби билан
боғланганлиги асосланди.
4.
Тажриба натижаларини статистик қайта ишлаш асосида маҳаллий
қаршиликларнинг муаллақ заррачалар ҳисобига Рейнольдс сонига боғлиқлик
характери ҳар хил сўриш чуқурликларида намоѐн этилди. Тадқиқотлар
натижасида сув ҳавзаларини дарѐ чўкиндиларидан тозалаш қурилмаси ишлаб
чиқилди. (Патент № FAP 00937). Бу гидроэлеватор иншоотларни лойқа
чўкиндиларидан тозалаш имконини беради.
5.
Лойқали оқим ҳарактининг струяли аппарат қувурларидаги критик
тезлигини ҳисоблаш формуласи ишлаб чиқилди:
3
2
см
кр
gDw
.
6.
Чўкинди заррачаларининг ҳаракати тўхтайдиган ва концентрация
0
S
бўладиган, сўриш қувуридаги ўртача тезлик, критик тезликдан кичик
êð
бўладиган, нисбий напорнинг критик қиймати
75
,
0
H
h
аниқланди
.
Натижада
лойқа заррачаларини тескари нишабли қувурларда узатиш учун керакли
напорни аниқлаш имкони яратилди.
19
НАУЧНЫЙ СОВЕТ DSс 27.06.2017.Т.10.02 ПО ПРИСУЖДЕНИЮ
УЧЁНЫХ СТЕПЕНЕЙ ПРИ ТАШКЕНТСКОМ ИНСТИТУТЕ
ИНЖЕНЕРОВ ИРРИГАЦИИ И МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО
ХОЗЯЙСТВА
ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ИРРИГАЦИИ И
МЕХАНИЗАЦИИ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА
РАХИМОВ КУДРАТЖОН ТАШБОТИРОВИЧ
ГИДРОТРАНСПОРТ РЕЧНЫХ НАНОСОВ В НАПОРНЫХ СИСТЕМАХ
05.09.07 - Гидравлика и инженерная гидрология
АВТОРЕФЕРАТ ДИССЕРТАЦИИ ДОКТОРА ФИЛОСОФИИ (PhD) ПО
ТЕХНИЧЕСКИМ НАУКАМ
Ташкент–2018
20
Тема
диссертации
доктора
философии
(PhD)
по
техническим
наукам
зарегистрирована в Высшей аттестационной комиссии при Кабинете Министров
Республики Узбекистан за № В2017.4.PhD/Т538
Диссертация выполнена в Ташкентском институте инженеров ирригации и механизации
сельского хозяйства.
Автореферат диссертации на трех языках (узбекский, русский, английский (резюме))
размещен на веб-странице по адресу www.tiiame.uz) и на Информационно-образовательном
портале «ZiyoNet» по адресу www.ziyonet.uz.
Научный руководитель:
Арифжанов Айбек Мухамеджанович
доктор технических наук, профессор
Официальные оппоненты:
Махмудов Илхомжон Эрназарович
доктор технических наук
Шакиров Бахтияр Махмудович
кандидат технических наук, доцент
Ведущая организация:
Ташкентский государственный
технический университет
Защита диссертации состоится «____» ___________ 2018 г. _____ часов на заседании
научного совета DSc.27.06.2017.T.10.02 при Ташкентском институте инженеров ирригации и
механизации сельского хозяйства по адресу: 100000, г.Ташкент, ул. Кары Ниязова, 39, тел.
(+99871)-237-22-67, 237-22-09, факс: 237-54-79, e-mail: admin@tiiame.uz.
С докторской диссертацией (РhD) можно ознакомиться в Информационно-ресурсном
центре Ташкентского института инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства
(регистрационный номер
06
). Адрес 100000, г. Ташкент, Кары Ниязи, 39, тел. (+99871)-237-22-
67, e-mail:
Афтореферат диссертации разослан « ____» _____________ 2018 года.
(протокол рассылки № 06 от « ____» _____________ 2018г.)
Т.З.Султонов
Председатель научного совета по присуждению
учѐных степеней, д.т.н.
А.А.Янгиев
Учѐный секретарь научного совета по присуждению
учѐных степеней, д.т.н.
Э.Ж.Махмудов
Заместитель председателя научного семинара при научном
совете по присуждению учѐных степеней, д.т.н., профессор.
21
ВВЕДЕНИЕ (аннотация диссертации доктора философии (PhD))
Актуальность и востребованность темы диссертации.
Одним из
важнейших вопросов в мире является разработка методов сохранения
полезного объѐма водоѐмов, очистка и предотвращение от заиления
гидротехнических сооружений, таких как водохранилища, отстойников
различного назначения, аванкамер насосных станций. В этой связи особое
значение имеет усовершенствование технологии подачи двухфазного потока,
состоящего из твѐрдых частиц (речных наносов) и транспортирующей
сплошной среды с помощью трубопроводов. В этом направлении особое
внимание в практике развитых государств, в том числе в США, Германии,
России, Китае и в др., уделено проектированию гидротехнических сооружений,
аванкамер насосных станций, водохранилищ, отстойников, их эффективному
использованию и обеспечению безопасности, а также повышению полезного
объѐма.
В мире ведутся целенаправленные исследовательские работы,
направленные на разработку надѐжных и энергосберегающих новых
технологий по очистке водоѐмов от речных наносов. В этой связи, одной из
основных задач является разработка новых методов и технологий,
направленных на предотвращение процессов заиления гидротехнических
сооружений и транспортирование речных наносов по трубопроводному
транспорту.
В настоящее время в Республике ведутся общирное исследования,
направленные на эффективное использование водоѐмов, сохранения полезного
объѐма водохранилищ и отстойников,разработке новых методов и конструкций
по их очистке от заиления. В этом направлении в том числе требуется создание,
усовершенствование и внедрение новых энергосберегающих устройств по
очистке водных бассейнов от речных наносов. В Стратегии действий по
дальнейшему развитию Республики Узбекистан на 2017-2021 гг. поставлены
задачи, в том числе “уменьшение расхода энергии и ресурсов в экономике,
широкое применение энергосберегающих технологий в производстве,
расширение применения возобновляемых источников энергии, повышение
эффективности труда во всех отраслях экономики”
1
. В этой связи важное
значение имеет разработка рациональных методов и технологий по очистке от
заиления с помощью напорных трубопроводов с различными уклонами, и
мероприятий по очистке гидротехнических сооружений от заиления, в том
числе проектированию водохозяйственных сооружений, созданию и
усовершенствованию методов движения двухфазного потока (речные наносы) в
трубопроводах для эффективного использования их.
Данное диссертационное исследование в определенной степени служит
выполнению задач, предусмотренных в Указе Президента Республики
Узбекистан Стратегий действий по пяти приоритетным направлениям развития
Узбекистана в 2017-2021 годах, УП-4947 от 7 февраля 2017 года
_________________________________________________
1
Постанавлении Президента Республики Узбекистан №ПФ-4947 от 7 февраля 2017 года “Стратегии дальнейшему развития
Республики Узбекистан”
22
Постановлении Президента ПП-3286 от 25 сентября 2017 года “О мерах
усовершенствования системы защиты водных объектов”, Постановлении ПП-
1958 от 19 апреля 2013 года “О мерах по дальнейшему улучшению
мелиоративного состояния орошаемых земель и рациональному использованию
водных ресурсов”,в Постановлении Президента Республики Узбекистан ПП-
3405 от 27 ноября 2017 года “Государственная программа по улучшению
мелиоративное состояние орошаемых земель и системы ирригации в 2018-2019
годах” и другими нормативно-правовыми документами, принятых в этом
направлении.
Связь диссертации с ведущими направлениями развития науки и
технологий.
Данное исследование выполнено в соответствии с приоритетным
направлением развития науки и технологии республики V- “Сельское
хозяйство, биотехнология и экология окружающей среды”
Степень изученности проблемы.
Научные исследования по созданию
математической модели двухфазного потока вели Х.А.Рахматуллин,
Ф.И.Франкль, Г.И.Баренблатт, В.М.Маккавеев, М.А.Великанов, А.В.Караушев,
И.И.Леви, Х.Рауз, Ю.А.Буевич, А.Н.Крайко, Д.Ф.Файзуллаев, К.Ш.Латипов,
А.И.Умаров, А.А.Шакиров, А.М.Арифжанов, С.Соу, Г.Уоилис, А.Фортье и др.
и достигли, в известной степени определенных результатов.
В области исследований двухфазных потоков несущей жидкости и
твердых частиц наиболее широкое распространение получили диффузионные и
гравитационные полуэмпирические теории. В.М.Маккавеев впервые приводит
общее дифференциальное уравнение турбулентной диффузии для случая
движения взвешенных частиц в водном потоке, предполагая, что присутствие
частиц наносов не влияет на кинематику потока. А.В.Караушев, И.И.Леви,
Х.Рауз применили эллиптический, степенной и логарифмический закон
распределения скорости по вертикальному сечению потока. Однако,
использование диффузионной теории во многих случаях ограничено, так как
возникают трудности при определении коэффициента турбулентного обмена.
Изучением транспорта наносов в напорных системах с прямым уклоном (
i
>0) и
в горизонтальных трубопроводах (
i=
0) занимались многие исследователи,
такие как: Ф.Файзуллаев, К.Ш.Латипов, А.И.Умаров, А.А.Шакиров,
А.М.Арифжанов, С.Соу, Г.Уоилис, А.Фортье и др.
Несмотря на это, в настоящее время, недостаточно изучена проблема
разработки мероприятий по предотвращению процесса заиления водных
бассейнов путем усовершенствования технологии подачи речных наносов в
трубопроводные системы с обратным уклоном
(i<0).
Связь темы диссертации с планом научно-исследовательских работ
высшего образовательного учреждения, где выполнена диссертация.
Диссертационное исследование выполнено в рамках плана научно-
исследовательских работ Ташкентского института инженеров ирригации и
механизации сельского хозяйства №7 – “Разработка научных основ
эффективного использования ирригационных систем, гидротехнических
сооружений и водохранилищ” (2016-2020гг); КХА-7-071 «Разработка
23
эффективных конструктивных параметров регулируюших сооружений речных
наносов» (2012-2014гг), КХА-7-031-2015 «Разработка эффективных способов
рационального использования речных наносов и оценка их ирригационного
значения» (2015-2017 гг.); №1.8 – “Создание научных основ использования
гидромелиоративных систем и водохранилищ (гидроузел) в условиях дефицита
воды” (2012-2015 гг), №1.7 – “Разработка научных основ эффективного
использования ирригационных систем, гидротехнических сооружений и
водохранилищ” (2016-2020 гг), №17/2017 «Изучение процессов в
гидротехнических сооружениях и магистральных каналах, и разработка
рекомендации по предотвращении заиления в верхных бьефах» (2017г).
Цель исследования
состоит в усовершенствовании технологии
гидротранспорта осевших наносов в водоемах и гидротранспорте речных
наносов в напорных трубопроводах с различными уклонами.
Задачи исследования:
обоснование движения речных наносов в цилиндрических трубопроводах
с учетом уклона трубоповода;
обоснование влияния энергии потока на процесс переноса твердых частиц
в напорных трубопроводах;
разработка модели движения твѐрдых частиц в трубопроводах с
обратным уклоном и определение параметров гидротранспорта;
разработка метода гидравлического расчѐта движения речных наносов в
трубопроводах с обратным уклоном.
Объектом исследования
являются напорные системы струйного
аппарата, такие как всасывающий трубопровод и камера смешения,
используемые для очистки водоемов от заиления.
Предметом исследования
является процесс гидротранспорта наносов с
помощью струйных аппаратов в гидротехнических сооружениях, таких как
водохранилища, отстойники, аванкамеры насосных станций и ирригационные
каналы.
Методы исследования
В процессе исследований были использованы
общепринятые методики гидравлики и гидрологии, методики создания
математических моделей на основе законов гидромеханики, а также методики
математической статистики при обработке лабораторных данных.
Научная новизна исследования
заключается в следующем
:
разработана новая конструкция струйного аппарата, обеспечивающая
гидротранспорт речных наносов в трубопроводах с обратным уклоном;
обосновано влияние энергии потока на процесс транспорта речных
наносов в трубопроводах с обратным уклоном с учѐтом гравитации и
пропускной способности трубопровода с учѐтом режима движения;
обоснованы конструктивные параметры разработанного струйного
аппарата для очистки водоемов от речных наносов с учѐтом напора воды;
усовершенствован
метод
определения
критической
скорости
взвесенесущего потока в напорных трубопроводах с обратным уклоном с
учѐтом мутности.
24
Практические результаты исследования
заключаются в следующем
:
разработана новая конструкция струйного аппарата для очистки водоемов
от речных наносов;
разработан метод расчѐта гидравлических параметров струйного аппарата
для очистки водоемов от речных наносов;
определена зависимость, концентрации мутности подаваемого потока от
потенциальной энергии потока и высоты всасывания.
Достоверность полученных результатов.
Достоверность результатов
исследований обоснована соответствием теоретических разработок законам
механики, с использованием апробированных математических методов,
близостью полученных расчетных значений с значениями экспериментов при
сопоставлении, а также получением патентов на предложенные разработки и
внедрением результатов исследований в практику.
Научная и практическая значимость результатов исследования.
Научная значимость результатов исследования заключается в
применении их в разработке рекомендаций по увеличению полезного объѐма
отстойников, водохранилищ, при строительстве, эксплуатации, повышении
безопасности, а также качества проекта гидротехнических сооружений.
Практическая значимость результатов исследований заключается во
внедрении результатов исследований непосредственно в проектную практику
при оценке пропускной способности гидротранспортных систем, в
существенном повышении их экономической эффективности и пропускной
способности, а также в разработке новой энергосберегающей технологии с
учѐтом объѐмной концентрации взвесенесущего потока, крупности частиц и др.
в процессе транспорта наносов по трубопроводам.
Внедрение результатов исследования.
На основе полученных
результатов по гидротранспорту речных наносов в напорных системах:
получен патент на полезную модель агентства интеллектуальной
собственности
Республики
Узбекистан
по
разработке
и
по
усовершенствованию конструктивных параметров струйного аппарата для
очистки водоемов от речных наносов. («Струйный инжектор для очистки
водоемов» № FAP 00490-2009 г.). В результате разработанный новый струйный
аппарат дал возможность очистки гидротехнических сооружений от речных
наносов с помощью энергии потока и повышения полезного объѐма
сооружения.
получен патент на полезную модель агентства интеллектуальной
собственности
Республики
Узбекистан
по
разработке
и
по
усовершенствованию конструктивных параметров новой конструкции
гидроэлеватора для очистки водных бассейнов от речных наносов.
(«Подводный гидроэлеватор» № FAP 00937-2014г.). В результате
разработанный новый гидроэлеватор дал возможность очистки канала
Миришкор от речных наносов с помощью энергии потока и повышения
устойчивости канала;
25
усовершенствованная конструкция струйного аппарата для очистки
водоемов от речных наносов внедрена Унитарным Предприятием «Сувсоз» для
улучшения работы отстойника Боссуйского водозаборного сооружения
(Справка Министерства сельского и водного хозяйства № 04/30-1241 от 6
ноября 2017г.). В результате разработанный новый струйный аппарат дал
возможность очистки от речных наносов гидротехнических сооружений с
помощью энергии потока.
Апробация результатов исследования.
Результаты исследований
обсуждены и одобрены на научных конференциях международного,
республиканского и институтского значения, в том числе 3 на международных
и 6 на республиканских научно-практических конференциях.
Опубликованность результатов исследования.
По теме диссертации
опубликовано 18 научных работ, из них в научных издательствах,
рекомендованных
Высшей
Аттестатционной
Комиссией
Республики
Узбекистан по защите диссертации доктора философии (PhD) - 5 статей, из них
1- в зарубежном журнале, получены 2 патента.
Структура и объем диссертации.
Диссертационная работа состоит из
введения, четырѐх глав, заключения, списка использованной литературы и
приложения. Объем диссертации составляет 110 страниц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ
Во введении
диссертации обоснована актуальность и необходимость
исследований, задачи и цель исследований, а также объект и предмет
исследований,
показано
соответствие
исследований
приоритетным
направлениям развития науки и технологий Республики Узбекистан, изложены
практические результаты и научная новизна исследований. Широко раскрыты
теоретическое и практическое значения полученных результатов, даны
предложения по внедрению результатов исследований, приведены сведения по
изданным работам и структуре диссертации.
В первой главе диссертации
“Теоретические и экспериментальные
исследования движения двухфазной смеси в трубопроводах”
приведѐн
аналитический
обзор
литературы,
посвящѐнной
теоретическим
и
экспериментальным исследованиям движения двухфазного потока (жидкость и
твѐрдые частицы) в трубопроводах. Теоретическими и экспериментальными
исследованиями движения двухфазного потока исследователи занимаются
многие годы.
Большой вклад в создание математической модели двухфазных потоков
внесли: Х.А.Рахматуллин, Ф.И.Франкль, Г.И.Баренблатт, В.М.Маккавеев,
М.А.Великанов, А.В.Караушев И.И.Леви, К.И.Россинский, В.К.Деболский,
Ю.А.Буевич, С.А.Криль, Д.Ф.Файзуллаев, К.Ш.Латипов, А.И.Умаров,
А.А.Шакиров, А.М.Арифжанов, С.Соу, Г.Уоилис, А.Фортье и другие.
Экспериментальными
и
натурными
исследованиями
движения
двухфазного
взвесенесущего
потока
занимались:
М.А.Дементьев,
26
М.В.Печенкин,
В.М.Карасик,
С.И.Криль,
О.Я.Гловацкий,
Дюран,
И.И.Булдаков, К.Ш.Латипов, Х.А.Исмагилов, А.Шокиров, Х.Илхамов и др.
Предложенные большинством исследователей расчетные зависимости для
определения основных параметров гидротранспортирования зачастую выражают
результаты экспериментов, на основании которых они установлены, а
следовательно, области применения этих зависимостей весьма ограничены.
В диссертации для описания движения взвесенесущего потока были
использованы дифференциальные уравнения установившегося движения
гидросмеси в круглой цилиндрической трубе.
Уравнение движения установившегося всвесенесущего потока в
одномерной постановке имеет следующий вид:
0
2
2
2
d
s
d
Q
gi
dz
dP
cì
,
(1)
При выводе уравнения движения для плотности и скорости гидросмеси
были приняты следующие обозначения:
,
(2)
2
1
2
2
1
1
)
1
(
)
1
(
s
s
s
s
,
(3)
где :
s
– объемная концентрация твердой частицы;
–
соответственно плотности жидкой и твердой частицы;
d
-диаметр трубопровода,
Q -
расход гидросмеси,
– площадь поперечного сечения трубопровода;
1
и
2
– усредненные по поперечному сечению трубопровода скорости жидкости и
твердой частицы;
i
– уклон потока;
Р
– гидродинамическое напряжение
давления;
χ
– периметр трубопровода;
– началъное сопротивление смеси;
–
коэффициент гидравлического трения.
Уравнение (1) с учетом граничных условий: при z
=0, Р=Р
1,
z=L, P=Р
2
,
расход потока в трубопроводах с отрицательным уклоном
0
i
,
примет вид:
0
2
1
2
2
d
s
gi
L
Р
Р
d
Q
cм
.
(4)
Анализ уравнения показывает, что условие, при котором начинается
движение смеси,возможно в случае:
0
2
1
d
s
gi
L
Р
Р
(5)
Следователъно, для гидротранспорта взвесенесущего потока необходимо
создатъ такую разностъ перепада давлений
, которая превосходила бы не
только величину силы трения, но и силы тяжести потока.
Особенность подхода заключается в том, что здесь, кроме основных
факторов, характеризующих движение взвесенесущего потока, учитывается
влияние уклона трубопровода.
Таким образом, в качестве математической модели использована
односкоростная модель движения смеси, т.е. гидросмесь в своем движении
отождествляется с фиктивным односкоростным континиумом, где плотность и
скорость потока определяются по формулам (2) и (3).
2
1
)
1
(
s
s
2
1
и
0
см
Р
27
Во второй главе диссертации
“Исследование движения двухфазного
потока в напорных системах”
приведены результаты исследований движения
двухфазного потока в трубопроводах с обратным уклоном.
Для решения практических задач, особенно для транспорта речных
наносов по трубам, приходится иметь дело с напорными системами, имеющими
обратный уклон. Такие явления наблюдаются при подаче взвесенесущего
потока по напорным трубопроводам насосных станций, по гидроэлеватору, по
всасывающим трубопроводам струйных аппаратов и др. В данной работе нами
рассматривается движение гидросмесей во всасывающем трубопроводе
струйного аппарата, как гидравлическое явление засасывания в струю
жидкости окружающей среды. Окружающая среда - механическая смесь
несжимаемой вязкой жидкости (воды) с твердыми недеформируемыми
частицами.
Основную сложность в расчѐте таких потоков представляет определение
удельных гидравлических сопротивлений и критических скоростей движения
гидросмеси в зависимости от ее объемной концентрации. В работе в качестве
трубопровода с отрицательным уклоном рассматриваем всасывающий
трубопровод струйного аппарата. Как известно, струйными аппаратами
называются установки, в которых происходит смешение и обмен энергий двух
потоков разных давлений с образованием смешанного потока с
промежуточным давлением.
Как было установлено в I главе диссертации, для гидротранспорта речных
наносов по трубопроводам с отрицательным уклоном должно соблюдаться
условие (5). Исходя из этого условия, с учетом энергетических характеристик
потока, обладающего большим запасом потенциальной энергии и пульпы,
обладающей меньшим запасом энергии, разработан струйный аппарат для
транспорта речных наносов (рис. 1).
Предлагаемый аппарат работает следующим образом:
В момент открытия диска 6, расположенного во выходном отверстии 5
начинается активный сброс воды, находящейся в водоеме. В зоне переходной
горловины, где шарнирно закреплен всасывающий трубопровод 7, создается
зона повышенного турбулентного течения.
За счет глубины по гружения водовыпускного отверстия «
Н
» создается
инжекция, т.е. при открытии диска теоретическая скорость на участке
равняется
; где
g
-ускорение свободного падения. Это приводит к
инжекции и смешению потока воды с потоком подсасываемой пульпы в
конечной части патрубка и сбросу воды и пульпы в нижний бьеф.
Для оценки технических параметров струйного аппарата, на основе
специально поставленных экспериментов, необходимо установить зависимость
коэффициентов расхода, скорости, сжатия струи и сопротивления при
истечении потока из выходного отверстия струйного аппарата при широких
пределах изменения режима движения и энергетического состояния потока.
gH
2
28
Исходя из работ ряда исследователей: К.Ш.Латипова, С.И.Криль,
А.М.Арифжанова и др. было применено уравнение Бернулли для описания
процесса движения взвесенесущего потока в струйном аппарате, на основе
которых определялся необходимый напор для
гидротранспорта речных
наносов с учетом плотности гидросмеси. Решение выше приведенных
уравнений позволит вывести основные расчетные формулы для предлагаемого
струйного аппарата. Тогда для определения расхода гидросмеси по
трубопроводу струйного аппарата получим следующую зависимость:
H
g
Q
2
2
2
2
,
(6)
где:
2
коэффициент расхода всасывающего трубопровода струйного
аппарата,
1
2
1
,
(7)
1
− суммарный коэффициент сопротивления всасывающего трубопровода;
d
l
ñì
1
1
,
(8)
-суммарный коэффициент местных сопротивлений;
H
относительный напор перед отверстием, равный:
)
1
(
h
H
H
,
(9)
Рис. 1. Расчетная схема струйного аппарата для очистки водоемов
1 – резервуар; 2 – подводящий трубопровод; 3 – вентиль; 4 – отводящий
трубопровод; 5 – отверстия; 6 – диск; 7 – всасывавший трубопровод; 8 –
сливной резервуар; 9 – пьезометр; 10 – мерный резервуар; 11- вентиль.
H-напор потока, h-высота всасывания
29
0
1
,
1
–удельный вес воды,
0
–удельный весь пульпы;
Н
– напор воды
перед отверстием;
h –
высота всасывания.
Выше изложенное позволит нам установить критериальные параметры
гидротранспорта речных наносов при помощи предложенного струйного
аппарата. Как видно, транспорт гидросмеси возможен в случае, когда
0
H
.
По результатам исследований разработана конструкция струйного
аппарата (Патент № FAP 00490).
Таким образом, используя известные подходы теории движения
взвесенесущего потока, предлагаются расчетные зависимости для определения
гидравлических параметров предложенного аппарата для гидротранспорта
речных наносов.
В третьей главе диссертации
“Экспериментальные исследования
гидравлических параметров струйного аппарата”
приведены результаты
экспериментальных исследований для определения основных гидравлических
параметров струйного аппарата.
Для установления основных гидравлических параметров струйного
аппарата экспериментальные исследования проводились в лаборатории
кафедры «Гидравлика и гидроинформатика» Ташкентского института
инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства. Эксперименты
выполнены согласно принятой методике в гидравлических исследованиях.
Для более полного изучения природы гидравлических явлений в
предложенном струйном аппарате, эксперименты сначала проводились для
однофазного потока, а потом для двухфазного. По результатам экспериментов
определены основные гидравлические параметры струйного аппарата.
Расход потока, вытекающего из отверстия струйного аппарата, равняется:
Q=Q
1
+Q
2
,
(10)
где:
Q
1
- расход основного рабочего потока;
2
Q
- расход во всасывающем трубопроводе струйного аппарата.
Для решения практических задач большой интерес представляют собой
зависимости коэффициентов расхода (
), скорости (
) и сопротивления (
)
от числа Рейнольдса.
Первоначально проводились эксперименты с чистой водой для
определения зависимости интегральных коэффициентов струйного аппарата
от числа Рейнольдса, по результатам которых были определены значения
выше указанных параметров (
,
,
) (рис.2).
На основе теории размерностей, зависимость для определения
принимаем в следующем виде:
1
Re
1
K
A
,
где:
А
1
,
К
1
– коэффициенты, определяемые на основе опытных данных.
Обработка экспериментальных данных произведена на основе методов
математической статистики.
30
Рис.
2.
График
зависимости
коэффициента
расхода
струйного
аппарата
от
числа
Рейнольдса
(однофазный поток)
Рис.
3.
График
зависимости
коэффициента расхода струйного
аппарата от числа Рейнольдса
(однофазный поток при
Q
2
=0
)
В результате обработки опытных данных, используя методы
математической статистики (в частности метод наименьших квадратов),
получили следующую зависимость для коэффициента расхода струйного
аппарата для однофазного потока:
4
Re
8
,
6
H
.
(11)
Затем серии экспериментов проводились при
Q
2
=0,
что позволило нам
установить значение коэффициента расхода струйного аппарата при истечении
рабочего потока из отверстия струйного аппарата (рис.3.).
После математической обработки результатов экспериментальных
исследований предлагается расчетная формула для определения коэффициента
расхода струйного аппарата для однофазного потока, когда
0
2
Q
:
4
0
02
,
5
H
e
R
,
(12)
Имея ввиду, что:
1
2
Q
Q
Q
.
(13)
Определяем
зависимость
коэффициента
расхода
всасывающего
трубопровода струйного аппарата от числа Рейнольдса при однофазном
потоке.
На основе обработки результатов экспериментальных исследований
методом математической статистики (при этом коэффициент корреляции
составляет
r =0,78
), получена расчетная формула для коэффициента расхода
всасывающего трубопровода струйного аппарата при движении однофазного
потока (рис.4.):
31
4
1
Re
6
,
4
67
,
0
H
,
(14)
Тогда расчетная зависимость для определения расхода во всасывающем
трубопроводе струйного аппарата при движении однофазного потока имеет
вид:
gH
Q
2
1
2
.
(15)
Рис. 4. График зависимости коэффициента расхода всасывающего
трубопровода струйного аппарата от числа Рейнольдса
(однофазный поток)
Далее эксперименты проводились для оценки параметров струйного
аппарата при гидротранспорте взвесенесущего потока. По результатам
экспериментов определена зависимость коэффициента расхода струйного
аппарата при гидротранспорте речных наносов от числа Рейнольдса (рис.5.).
На основе обработки результатов экспериментальных исследований
методом математической статистики (при этом коэффициент корреляции
составляет
r =0,85
), получена расчетная формула для коэффициента расхода
струйного аппарата для двухфазного потока:
4
Re
8
,
0
58
,
0
H
,
(16)
Используя выше изложенную методику, расчетная формула для
коэффициента расхода всасывающего трубопровода струйного аппарата
предлагается в виде (рис.6.):
4
2
Re
22
,
4
58
,
0
H
,
(17)
Отсюда, расчетная формула для расхода всасывающего трубопровода
струйного аппарата имеет вид:
gH
Q
2
2
2
.
(18)
32
Таким образом, предложены расчетные зависимости (15), (18) для
определения расхода во всасывающем трубопроводе струйного аппарата для
однофазного и двухфазного потоков.
Рис.
5.
График
зависимости
коэффициента расхода струйного
аппарата от числа Рейнольдса
(двухфазный поток)
Рис. 6. График зависимости коэффи
циента расхода всасывающего трубо
провода струйного аппарата от чис
ла
Рейнольдса
(взвесенесущий
поток)
На основе экспериментальных исследований проанализировано влияние
относительного напора
H
h
на транспортирующую способность струйного
аппарата
h
-
высота всасывания,
H
-
напор перед отверстием (рис-7).
В результате обработки экспериментальных данных получена
зависимость мутности потока от относительного напора в виде:
5
,
0
2
1
1
H
h
A
S
,
(19)
где:
2
–
плотность взвешенных частиц,
кг/м
3
;
А
1
- коэффициент,
определяется на основе опытных данных.
По результатам экспериментов:
А
1
=12 (рис.7.).
Анализируя результаты экспериментальных исследований, имеем
следующую зависимость для определения коэффициента гидравлического
трения:
2
2
1
l
D
ñì
.
(20)
В этой же главе рассмотрена методика определения критической
скорости взвесенесущего потока. Характер движения гидросмеси по
цилиндрической трубе зависит, при прочих равных условиях, от средней
33
скорости
потока,
с
постепенным
уменьшением
этой
скорости,
приближающейся к критической, взвешивающая способность потока,
содержащего заданное количество твердого материала, непрерывно
уменьшается.
Рис. 7. График зависимости мутности потока от относительного напора
Для установившегося движения взвесенесущего потока ось
z
направляем
в сторону наблюдаемого течения, тогда уравнение равновесия запишем в виде:
R
dz
dp
кр
0
2
,
(21)
где:
dz
dp
- градиент давления,
0
- касательные напряжения на стенке
трубы,
R –
гидравлический радиус.
Это уравнение выражает предельное динамическое равновесие между
взвесенесущим потоком в целом и сплошным потоком твердых частиц,
перемещающихся в трубопроводе.
Используя уравнение гидравлики для
0
имеем:
8
2
0
0
см
,
(22)
кр
dz
dp
–
предельный градиент давления, должен определяться из
условия устойчивого (без заиления) режима движения гидросмесей в
трубопроводе.
34
Развивая теоретические разработки ряда исследователей (К.Ш.Латипова,
А.М. Арифжанова, Х.Илхамова и др.) величину
кр
dz
dp
определяем
следующим образом:
а
wg
dz
dp
кр
0
,
(23)
где:
w
-
гидравлическая крупность взвешенных частиц,
.
0
0
2
а
Тогда, подставляя (23) и (22) в (21), для определения критическoй
скорости получим:
3
2
см
кр
gDw
.
(24)
Таким образом, предложена новая зависимость для определения
критической скорости движения гидросмеси во всасывающем трубопроводе
струйного аппарата. Отличительной стороной уравнения (24) является то, что
здесь учитывается ряд факторов, характеризующих гидротранспорт речных
наносов.
В четвѐртой главе диссертации
“Методика гидравлического расчѐта
струйного гидротранспорта”
приводится методика гидравлического расчета
гидротранспорта речных наносов и рекомендации к практическому использованию
результатов настоящих исследований.
Гидравлический расчет пульпопровода осуществляется следующим образом:
по заданным гранулометрическому составу твердого материала, длине
трубопровода
L
(
м
), плотности частиц твердого материала
s
(
кг/м
3
), плотности
воды (
кг/м
3
), кинематическому коэффициенту вязкости воды, высоте подачи
гидросмеси
h
(
м)
, объемной концентрации гидросмеси
s
cp
и массовому расходу
твердого материала
Q
, (
кг/с
), требуется определить объемный расход воды,
необходимый для обеспечения прохождения заданного массового расхода
твѐрдого материала при гидротранспортировании; выбрать проходной диаметр
трубы, обеспечивающий объемный расход гидросмеси при критическом режиме
гидротранспортирования; определить удельные и суммарные потери напора,
позволяющие установить необходимый напор для транспорта гидросмеси на
требуемое расстояние и высоту.
Определяя значение критическoй скорости гидросмеси по предложенной
формуле (24), выбираем диаметр всасывающего трубопровода:
g
D
cм
кр
2
3
.
(25)
Определяя удельные потери напора в трубопроводе установим
необходимый напор для подачи заданного расхода гидросмеси:
g
D
I
êð
ñì
2
2
0
.
(26)
В этой же главе приводится расчѐт экономической эффективности,
полученной от использования предлагаемого струйного аппарата.
35
Экономическая эффективность при переброске речных наносов с
помощью струйного аппарата достигается за счѐт экономии расходов на энерго
ресурсы.
По результатам расчета экономия затрат на энергоресурсы составляет:
8 490 000 сум.
Экономический эффект достигается за счѐт использования струйного
аппарата, когда объем воды в отстойнике достигает уровня, достаточного для
работы струйного аппарата.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основе проведенных исследований по диссертации доктора
философии (PhD) на тему: «Гидротранспорт речных наносов в напорных
системах» представлены следующие выводы:
1.
На основе анализа работ, посвященных исследованию движения
двухфазного потока, предложена модель движения двухфазной смеси в круглой
цилиндрической трубе с учетом уклона потока. В результате разработанные
расчетные
зависимости
дают
возможность
определить
параметры
взвесенесущего потока.
2.
Обоснованы параметры струйного аппарата для очистки водоемов
от речных наносов с учетом энергетических характеристик потока.
Установлено, что для работы струйного аппарата необходимо создать разность
давлений, обеспечивающей передачу энергии от потока, обладающего большим
еѐ запасом к потоку, обладающему меньшим запасом энергии. По результатам
исследований разработана конструкция струйного аппарата (Патент № FAP
00490), который даѐт возможность предотвращения заиления сооружений.
3.
На основании обработки имеющихся данных, а также данных
специально
поставленных
экспериментов,
установлены
зависимости
коэффициентов расхода, скорости и сопротивлении струйного аппарата от
числа Рейнольдса, действительные в определенных пределах изменения (
Re =
7000 – 50000
). В результате обоснована зависимость гидравлических элементов
струйного аппарата от режима движения.
4.
На основе статистической обработки результатов экспериментов
выявлен характер зависимости местных сопротивлений от числа Рейнольдса,
вызванных наличием взвешенных частиц наносов, при различной глубине
всасывания. По результатам исследований разработана установка для очистки
водоемов от речных наносов (Патент № FAP 00937). Разработанный
гидроэлеватор даѐт возможность для очистки водоемов от речных наносов.
5.
Разработана расчетная формула для определения критической
скорости движения гидросмеси в трубопроводах струйного аппарата:
3
2
см
кр
gDw
.
6. Установлено критическое значение относительного напора
75
,
0
H
h
,
при котором средняя скорость во всасывающем трубопроводе меньше, чем
36
критическая
êð
, при этом гидротранспорт частиц наносов прекращается
т.е. концентрации
0
S
. В результате получена возможность определения
необходимого напора для транспорта наносов в трубопроводах с обратным
уклоном.
37
SCIENTIFIC COUNCIL AWARDING SCIENTIFIC DEGREES
DSc 27.06.2017.Т.10.02 AT TASHKENT INSTITUTE OF IRRIGATION
AND AGRICULTURAL MECHANIZATION ENGINEERS
TASHKENT INSTITUTE OF IRRIGATION AND AGRICULTURAL
MECHANIZATION ENGINEERS
RAKHIMOV QUDRATJON TАSHBOTIROVICH
GIDROTRANSPORT RIVER ALLUVIUM IN PRESSURE SYSTEM
05.09.07 – Hydraulics and Engineering hydrology
DISSERTATION ABSTRACT OF THE DOCTOR OF PHILOSOPHY (PhD) ON
TECHNICAL SCIENCES
Тashkent–2018
38
Тhe theme of doctoral dissertation (PhD) was registered at the Main Attestation
Commission under the Cabinet of Ministers of the Republic of Uzbekistan with: В2017.4.
PhD/Т538.
Dissertation was done at Tashkent institute of irrigation and agricultural mechanization
engineers.
The abstract of the thesis in three languages (Uzbek, Russian, English (resume)) is available on
the (website
www.tiiame.uz)
and on the Information and educational portal «ZiyoNet»
Scientific supervisor:
Аrifjanov Аybek Muhamedjanovich
Doctor of technical sciences. professor
Official opponents:
Mаkhmudov Ilhomjon Ernazarovich
Doctor of technical sciences
Shakirov Baxtiyor Maxmudovich
Candidate of technical sciences, dosent
Leading organization:
Tashkent states technical university
Defense of the thesis will be held «____» ___________ 2018___ hours at a meeting of
Scientific council DSc.27.06.2017.Т.10.02. at Tashkent institute of irrigation and agricultural
mechanization engineers at the address: 100000, Tashkent st. Qori-Niyoziy, 39,tеl: (99871) 237-22-
67, 237-22-09, Fаx: (99871) 237-54-79, e-mail: admin@tiiame.uz
The dissertation can be reviewed at the Information and Resource Centere of Tashkent institute
of irrigation and agricultural mechanization engineers (registration number 06) Address: 100000
Тashkent, Qori-Niyoziy st. 39, Теl: (99871) 237-22-67), e-mail:
The abstract of the dissertation sent out on «____» ______________ 2018 y.
(protocol of the registry
(
06 from «____» ____________ 2018).
T.Z.Sultаnov
Chairman of the scientific council for
awarding of scientific degrees, doctor of technical sciences
А.А.Yangiev
Scientific secretary of the scientific council for
awarding of scientific degrees, doctor of technical sciences
E.J.Маkhmudov
Deputy Chairman of the academic seminar under the scientific council for
awarding of scientific degrees, doctor of technical sciences, professor
39
INTRODUCTION (abstract of PhD thesis)
The aim of research work
is consists in improvement of technologies hydra
transport settled alluvium in basin and hydra transport river alluvium in pressure
pipe line with different gradient.
The objects of the research are the
area pressure systems of the jet device
such as suction pipe line and camera of the mélange, used for peelings basin from
siltation.
The novelty of the researches as follows:
it is designed new design of the jet device, providing hydra transport river
alluvium in pipe line with inverse gradient;
motivated influence to energy of the flow on process of the transport river
alluvium in pipe line with inverse gradient with account gravitation and reception
capacity of the pipe line with account of the mode of the motion
they are motivated constructive parameters designed jet device for peelings
basin from river alluvium with account of the pressure of water;
advanced method of the determination to critical velocity bears a suspension
flow in pressure pipe line with inverse gradient with account of the turbidities.
Implementation of the research results.
On base got result on hydra
transport river alluvium in pressure system
Got patent is received for useful model Agency to Intellectual property of
the Republic Uzbekistan on development and on improvement constructive
parameter jet device for peelings basin from river alluvium. ("Flow injector for
peelings basin "FAP 00490-2009.). As a result designed new jet device enabled the
peelings hydro technical buildings from river alluvium by means of energy of the
flow and increasing of the useful volume of the building.
Got patent is received for useful model agency to intellectual property of the
Republic Uzbekistan on development and on improvement constructive parameter
to new design hydro elevator for peelings water pool from river alluvium. ("Hydro
elevator "FAP 00937-2014y.). As a result designed new hydro elevator enabled the
peelings of the channel Mirishkor from river alluvium by means of energy of the
flow and increasing to stability of the channel;
Advanced constructive parameters of the jet device for peelings basin from
river alluvium is introduced Unitary Enterprise "Suvsoz" for improvement of the
work отстойника Bus suvs water intake of the building at Ministry rural and water
facilities (the Reference Ministry rural and water facilities 04/30-1241 from
November 6 2017г.). As a result designed new jet device enabled the peelings
from river alluvium hydro technical buildings by means of energy of the flow.
The structure and volume of the thesis.
The structure of the dissertation
consists of introduction, four chapters, summary, list of references and appendix.
The volume of dissertation is 110 pages.
40
ЭЪЛОН ҚИЛИНГАН ИШЛАР РЎЙХАТИ
СПИСОКОПУБЛИКОВАННЫХРАБОТ
LIST OF PUBLISHED WORKS
1.
Рахимов К., Хамраев С., Расулов Р. Турбулентное течение потока //
Ўзбекистон қишлоқ хўжалиги журналининг “Агроилм” илмий иловаси.
Тошкент, 2010.-№3(15). – С. 41-45. (05.00.00.№3)
2.
Рахимов К.Т., Абдураимова Д.А., Дусқулова Н.А. Критическая
скорость движения гидросмеси в цилиндрическом трубопроводе // Журнал
Вестник ТГТУ,-Тошкент, 2012.-№1-2.-60б. (05.00.00.№16)
3.
Арифжанов А.М., Фатхуллаев А.М., Рахимов К.Т. Распределение
скоростей при равномерном движении взвесенесущего потока // Узбекский
журнал «Проблемы механики». - Ташкент, 2005. -№2. – С.25-29.
(05.00.00.№6)
4.
Рахимов К.Т. Определение пропускной способности струйного
аппарата// “Архитектура. Қурилиш Дизайн” журнали, Тошкент, 2012. №2,52-
54б. (05.00.00.№4)
5.
Арифжанов А.М., Рахимов К.Т., Самиев Л.Н., Ахмедов И.Г.
Определение
коэффициента
расхода
всасывающего
трубопровода//
Архитектура Қурилиш Дизайн. №3,2015. – 50-52б. (05.00.00.№4)
6.
Аrifdjanov А.М., Rahimov Q.T. Abduraimova D.А. Hydrotransport of
exceptional flow in pipelines with various pulls// European Science Review. –
Austria, Vienna, 2017.-124-126р. (05.00.00.№3)
7.
Арифжанов А.М., Фатхуллаев А.М., Рахимов К.Т., Низамутдинов Д.
Ўзбекистон Республикаси Интеллектуал мулк агентлигининг патенти «Сув
ҳавзаларини тозалаш учун оқимчали инжектор». –Т, №FAP, 00490,- 2009 й.
8.
Арифжанов А.М., Рахимов К.Т., Абдураимова Д.А. Ўзбекистон
Республикаси Интеллектуал мулк агентлигининг патенти «Сув ости
гидроэлеватори».-Т №FAP 00937, 2014й.
9.
Рахимов Қ.Т., Абдураимова Д.А.. Струяли аппарат сўрувчи қувурининг
гидравлик ишқаланиш коэффициентини аниқлаш «Глобаллашув шароитида
сув хўжалигини самарали бошқариш муаммолари ва истиқболлари»
мавзусидаги Халқаро илмий-амалий анжуман. Тошкент, 2017 й . -154-155б.
10.
Арифжанов А.М., Фатхуллоев А.М., Низомутдинов Д, Рахимов К.Т.,
Экологические аспекты регулирования русла реки Амударьи в нижнем
течении. Экстремальные гидрологические события в Арало-Каспийском
регионе. Международная научная конференция, -М. 2006. С.206-208.
11.
Арифжанов А., Абдураимова Д, Рахимов К, Джунусов Т.Г. Пути
использования гидравлической энергии водоемов. «Проблемы повышения
эффективности использования электрической энергии в отраслях
агропромышленного комплекса» международной научно-практической
конференции.– Т.2015г. –С.72-75.
41
12.
Джунусов Т.Г., Рахимов К.Р., Абдураимова Д. Гидротранспорт
взвесенесущего потока в трубопроводах с различными уклонами. Қозоғистон
Ғылыми журнал ХАБАРШЫСЫ. 2013й. №4(50) –С.154-158.
13.
Арифжанов А.М., Илхомов Х., Низамутдинов Д., Рахимов К. К
оценке транспорта речных наносов в трубопроводах. // Сб. науч. трудов
САНИИРИ. - Ташкент, 2005, - С. 130-133.
14.
Арифжанов А.М., Рахимов К.Т., Низамутдинов Д.Р. Струйный
аппарат для очистки водоемов // Развития водного хозяйства и мелиорации
Республики Узбекистан в период перехода к рыночной экономике: Тез.докл.
Республиканской научно-практической конференции - Т., 2006. С.- 41-42.
15.
Арифжанов А.М, Рахимов К.Т, Ибрагимова З.И., Низамутдинов
Д. Новый способ переброски наносов в водоемах // Проблемы надѐжности и
безопасности гидротехнических сооружений к 60-летию факультета
«Строительство и эксплуатация ирригационных сооружений»: Тез.докл.
Республиканской научно-практической конференции 22-23 ноябрь 2006. -
Ташкент. С.113-114.
16.
Рахимов К.Т. Кинематические характеристики двухфазного
течения
в
трубопроводе//
Республиканская
научно-практическая
конференция «Развития водного хозяйства и мелиорации Республики
Узбекистан в период перехода к рыночной экономике», САНИИРИ, -
Ташкент, 2006,- С. 129-131.
17.
Рахимов К.Т. Исследование движения двухфазного потока в
напорных системах струйных аппаратов // Ёш олимлар – кишлок хўжалиги
Фани ва амалиѐтини юксалтиришда етакчи куч: Ўзбекистон Республикаси
қишлоқ ва сув хўжалиги вазирлиги тизимидаги илмий ва олий таълим
муассасалари
магистрлари,
аспирантлари,
тадқиқотчилари
ва
докторантларининг илмий-амалий конференцияси тезис доклади – Тошкент,
2008, 32-33 -б.
18.
Арифжанов А.М., Рахимов К., Хамраев С. Гидравлический расчет
струйного аппарата // САНИИРИ на пути к интегрированному управлению
водными ресурсами. Сб. науч. трудов САНИИРИ. - Ташкент, 2010, - С. 73-79.
42
Автореферат «ИРРИГАЦИЯ ВА МЕЛИОРАЦИЯ» илмий журнали
таҳририятида таҳрирдан ўтказилди ва ўзбек, рус, инглиз (резюме)
тилларидаги матнлари мослиги текширилди (22.01.2018 й.).
Босишга рухсат этилди: 26.01.2018 йил
Бичими 60х45
1
/
8
, «Times New Roman»
гарнитурада рақамли босма усулида босилди.
Шартли босма табоғи 3,2. Адади: 100. Буюртма: № ____.
ТТЕСИ босмахонасида чоп этилди.
Тошкент шаҳри, Шоҳжахон кўч., 5-уй.
43
44
