Давалгаа таслуурын төсөл тооцоо - 2 /designing a breakwater-2/

Давалгаа таслуурын төсөл тооцоо, загварчлал

Дэд хэсэг

Өмнөх нийтлэлд бид давалгаа таслагч гэж юу болох тооцоог яаж хийдэг болох аргачлалын талаар авч үзсэн. Энэ удаад Сүлжээний Больцманы арга ашиглан давалгааг загварчлах, давалгаа таслагч дээр ирэх давалгааны хүчийг тооцон бодох тухай авч үзнэ. 

Ердийн давалгаа таслагчийн ширүүн давалгаанд ажиллаж байгаа байдал.

Давалгаа таслагчийн тооцооны амин сүнс нь давалгааны хүчийг тодорхойлох, шүүрэлт болон давалгаа таслагчаар давах усны улмаас дамжиж буй давалгааг тооцох улмаар давалгаа таслагчийн бат бэх, тогтворшилтыг баталгаажуулах зэрэг асуудлууд болно. Аливаа усны барилга байгууламжтай яг ижил найдвартай ажиллагаа хамгаас чухал. Давалгаа таслагчийн бүтээц, буурь суурийн тооцоо бүгд давалгааны мэдээлэл, давалгааны хүч, шүүрэлт зэргээс хамаатай. 

Сүлжээний Больцманы аргаар чөлөөт гадаргуутай шингэний урсгалыг нэг фазат орчинд загварчлах боломжтой бөгөөд үүнийг усны инженерчлэл, тэр дундаа далайн эргийн инженерчлэлд дөнгөж ашиглаж эхэлж байгаа юм. Үүн дээр нэмээд умбуур хязгаарын нөхцөл нь шингэн дотор хөдөлж буй хатуу хэсгийн хөдөлгөөн болон хатуу хэсэгт учирах шингэний динамикийн хүчийг маш гөлгөр байдлаар тооцон бодож шингэн ба хатуу хэсгийн хоёрлосон холбоог маш нарийн хангаж өгдөг учир одоо үед нэрд гараад байгаа арга юм. Энэ арга сүлжээний Больцманы аргад маш хялбарханаар шийдэгддэг. Зөвхөн мөргөлдөөний операторыг нэмэлт гишүүн болон хатуу хэсгийн фракцыг харуулах параметер зэргийн тусламжтайгаар засварлаад л болдог.

Умбуур хязгаарын аргыг чөлөөт гадаргуугын алгоритмтой хослуулж байгаа нь бидний мэдлэгийн хувьл анхны тохиолдол болж байгаа юм. Гэхдээ дэлхийн хаана нэгтэй хэн нэгэн ижил төрлийн ажил хийж байж болох юм. Умбуур хязгаар болон чөлөөт гадаргууг хослуулах нь нээх том хэцүү ажил биш байсан бөгөөд зөвхөн алгоритмын чанартай зүйлсийг л судалж илрүүлсэн хэрэг. Ингээд сүлжээний Больцманы аргаар давалгаа хэрхэн үүсгэхийг авч үзье. Оролтонд хурдны хязгаарын нөхцөл, гаралтанд тэг градиенттай хязгаарын нөхцлийг өгвөл:

Ердийн давалгаа синусаар оролтын хурдыг өгөхөд.

Хэдий тэг градиенттай хязгаарын нөхцлийг өгсөн ч гэсэн гаралт дээр давалгаа ойж буцаж дараачийн ирэх давалгааг цохиж цалгилт үүсэж байна. Энэ нь давалгаа загварчлагчдийн хамгийн том асуудал гэсэн. бидэнд буюу сүлжээний Больцманы аргын хувьд ч энэ илэрч байна. Үүнээс зайлсхийхийн тулд шингээх давхрага гэдгийг гаралтын хэсэгт боловсруулж өгдөг гэнэ. Тэр нь зохиомол сүвэрхэг үе байх ба ирж буй давалгааг энергийг нь унтрааж буцаж ойхоос сэргийлдэг байна. Харин гаралтын хэсгийг зүгээр налуу байдлаар шийдэж давалгааг загварчилбал:

Ердийн давалгаа алсдаа налуу хавтгайруу давшиж байгаа нь.

Энэ тохиолдолд давалгаа буцаж ойсон давалгаанд өртөх нь бага байгаа юм. Тиймээс гаралтын хязгаарын нөхцлийг сайтар судалж ойлт үүсгэдэггүй гаралтын хязгаарын нөхцлийг боловсруулбал нэг шинэлэг шийдэл бүхий ажил болно. 

Давалгааг загварчилсаны дараа усны түвшинг цаг тухайд нь хэмжиж давалгааны урт, давтамж, өндөр гэх мэт үндсэн хэмжигдэхүүнүүдийг тогтоож давалгаа таслагчид ирэх хүчийг өмнөх нийтлэлд дурьдсан томъёогоор тодорхойлно. 

Давалгаа таслагчийг умбуур бие гэж үзвэл умбуур хязгаарын аргыг хэрэглэж болно. Ингэж загварчилсан үр дүнг дээрх хөдөлгөөнт дүрснээс харж болно. Харин одоо хэд хэдэн эгшинд авсан зургуудыг харуулъя. Оролтын нөхцөл дээрх давалгаа үүсгэгчтэй адил байна. 

Давалгаа ба давалгаа таслагчийн 4-н дараалсан эгшинг харуулж байна. 

Давалгаа давалгаа таслагчийг цохиж түүн дээр ойж буцахдаа араас ирж байгаа давалгаагаа мөргөж өндөр давалгаа үүсгэнэ. Давалгаа цохихдоо хамгийн их хүчээр давалгаа таслагчид үйлчлэх ба давалгаа ойж буцсаны дараа эсрэгээрээ давалгаа таслагчид сорох хүч үйлчилнэ. Давалгааны давтамж бага, урт нь богино бол ойсон давалгаа ирж байгаа давалгааныхаа энергийг унтраадаг юм байна. Давалгаа таслагч дээгүүр давсан урсгал нөгөө талд давалгаа үүсгэхээс гадна цагын зүүний дагуу урсгалыг үүсгэж давалгаа таслагчийн ар далд байгаа бэхэлгээний блокуудыг ховхлох магятайгаар үйлчилдэг байна. Умбуур хязгаарын нөхцөлтэй үед умбуур бие дээр үйлчлэх гидродинамикийн хүчийг:

гэж тодорхойлно. Энэ томъёо бүх л устай, шингэний харьцаж буй хатуу биед хүч тооцоход ашиглагдах боломжтой. Мөн даралтыг нийлбэрчилж хатуу гадаргууд үйлчлэх хүчийг олж болно. сүлжээний Больцманы аргаар даралтыг нягтаас хялбархан байдлаар олж болдог. Нягтын анхны нөхцлөөр гидростатикийн даралтыг өгсөн бол гидростатитикийн даралтын тооцооноос тодорхойлох боломжтой. 

Ингээд дээрх давалгаа таслагчид үйлчлэх давалгааны хүчийг умбуур хязгаарын нөхцөл, даралт, Годагийн томъёо зэргээр тодорхойлсоны харьцуулж харвал:

Давалгаа таслагч дээрх гидродинамикийн хүч.

Давалгаа ирэхэд 4000 орчим кН/м хүч үйлчилж давалгаа ойгоод буцахдаа бараг -1000 орчим кН/м хүчээр сорж байгаа харагдаж байна. Үерийн үед зарим үерийн хамгаалалтын барилгын хана, түшиц хана зэрэг нь усны динамик ачаалалд ажиллах шаардлага гардаг. Мөн боомтын их биед учирах газар хөдлөлтийн хүчийг нарийн тооцох аргачлал байдаггүй. Гэх мэт зйүлсд хэрэглэгдэж болохуйц аргыг сүлжээний больцманы арга санал болгож байна. Судалгааг бүр нарийвчлан хийж бусад загварын аргуудтай харьцуулж үнэлэх ажлыг хийх хэрэгтэй байна.