Tính toán thủy lực điều khiển dòng xiết bằng mũi phun phát tán có xét đến hàm khí

Đề tài do PGS.TS. Nguyễn Chiến (Trường ĐH Thủy lợi) và ThS. Phạm Nguyên Hùng (Công ty Tư vấn Xây dựng Điện 1) thực hiện nhằm giới thiệu phương pháp, thuật toán và chương trình tính toán thủy lực dòng chảy 3 chiều có hàm khí trên mũi phun phát tán.

Mũi phun phát tán là bộ phận nối tiếp cuối dốc nước. Đối với các dốc nước mà dòng chảy trên đó có lưu tốc lớn, độ xiết cao thì một trong những giải pháp nối tiếp, tiêu năng hợp lý là bố trí mũi phun phát tán ở cuối dốc. Đây là một dạng kết cấu cong 3 chiều, cho phép tăng đáng kể chiều rộng lòng dẫn trong một phạm vi chiều dài nhất định, làm giảm lưu lượng đơn vị tại vết của làn nước rơi ở hạ lưu, giảm chiều sâu hố xói. Kết quả tính toán áp dụng cho đường tràn Hồ Tả Trạch cho thấy hiệu quả của việc xét đến hàm khí trong thiết kế mũi phun phát tán.
Đề tài trình bày các phương trình vi phân cơ bản của dòng chảy cong 3 chiều với trường hợp không xét hàm khí và có xét hàm khí; nghiên cứu sự thay đổi của mật độ hỗn hợp nước – khí theo chiều dọc và chiều sâu dòng chảy trên mũi phun; tính toán điều khiển dòng xiết có xét đến hàm khí trên mũi phun phát tán…
Theo đó, khi dòng chảy có độ xiết cao (trị số Fr lớn - ) thì cần thiết phải xét tới hàm khí trong bài toán điều khiển dòng xiết. Kết quả của việc xét này cần được thể hiện ở tọa độ đáy mũi phun, độ sâu dòng chảy, áp lực thủy động lên mặt đáy, chiều dài phun xa, vết làn nước rơi, chiều sâu hố xói. Với mỗi công trình cụ thể, khi trị số Fr>120 thì trong tính toán hàm khí dòng chảy trên mũi phun có thể lấy theo quy luật phân bố hàm khí theo chiều sâu tại mặt cắt cuối dốc nước (đầu vào mũi phun) với trị số Fr tương ứng.