Patoon kohdistuva dynaaminen voima

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Kun pato ei tulvi, siihen kai kohdistuu ainoastaan veden hydrostaattinen paine.

Entäpä kun pato tulvii? Kohdistuuko patoon siinä tapauksessa hydrodynaaminen voima? Ja jos kohdistuu, niin kuinka se lasketaan?

Jos padon leveys on esimerkiksi 10m ja veden pinta on 5cm padon yläreunan yläpuolella.

Kommentit (15)

Vierailija

Tulva ilmeisesti tarkoittaa että vesimassaa on sen molemmin puolin? Silloin sen staattinen kuorma on pieni. Dynaaminen kuormitus ei padossa voi olla kaskaan merkittävän suuri, paitsi sen ympärillä olevaan eroosioherkkään maamassaan, jolloin sen perusta voi huuhtoutua pois. Jenkkilässä kävi paikoin juuri niin että joku hiesu-hiekkakerros huuhtoutui alta pois. Niin painesuunnan muutos tekisi padosta selvää pian, mutta se ei voi olla mahdollista.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
AJuhaniJ
Kun pato ei tulvi, siihen kai kohdistuu ainoastaan veden hydrostaattinen paine.

Entäpä kun pato tulvii? Kohdistuuko patoon siinä tapauksessa hydrodynaaminen voima? Ja jos kohdistuu, niin kuinka se lasketaan?

Jos padon leveys on esimerkiksi 10m ja veden pinta on 5cm padon yläreunan yläpuolella.


Padon yläreunaan kohdistuu pyörteilyn aiheuttama hydrodynaaminen kuorma. Miten se lasketaan, vaatii jo viskositeettien yms. huomioimista. Tutki Pascalia, Reynoldsia ja Stokesia, eiköhän niillä perusteilla riittävän tarkkuuden saavuttamiseen mahda tiedot löytyä .

Vierailija

Padoissa ei milloinkaan ole tarvinnut dynaamisen virtauksen vaimentavia rakenteita. Jotain ohjaimia turbiinikuiluihin on.

Staattiseen kuormaan vaikuttaa pinnankorkeuksien ero mutta huomioiden niiden keskimääräisen hydrostaattisen panineen eron, joka on 1/2 korkeus

Vierailija
David
AJuhaniJ
Kun pato ei tulvi, siihen kai kohdistuu ainoastaan veden hydrostaattinen paine.

Entäpä kun pato tulvii? Kohdistuuko patoon siinä tapauksessa hydrodynaaminen voima? Ja jos kohdistuu, niin kuinka se lasketaan?

Jos padon leveys on esimerkiksi 10m ja veden pinta on 5cm padon yläreunan yläpuolella.


Padon yläreunaan kohdistuu pyörteilyn aiheuttama hydrodynaaminen kuorma. Miten se lasketaan, vaatii jo viskositeettien yms. huomioimista. Tutki Pascalia, Reynoldsia ja Stokesia, eiköhän niillä perusteilla riittävän tarkkuuden saavuttamiseen mahda tiedot löytyä .

Ajattelin että jos jollain olisi ollut jokin näppärä kaava hihasta vedettynä. Ei olisi aikaa paneutua Pascalin, Reynoldsin eikä Stokesin elämäntyöhön...

Vierailija

Voin antaa rohkaisevan vastauksen: valmista kaavaa ei ole olemassa eikä kaoottisista ilmiöistä ole vielä olemassa edes kunnollista teoriaa^^

Padon tulviminen on niin monimutkainen ilmiö, että joudutaan turvautumaan karkeisiin yksinkertaistuksiin. On tietysti olemassa laskentamalleja, joilla voidaan simulida mm. tähden romahdus, mutta niiden käyttäminen patorakennelmien suunnitteluun vaatii laskentatehoa => supertietokone => paljon rahaa. Tulee halvemmaksi rakentaa vahva pato kuin yrittää optimoida liian lähelle ^^

Ja joka tapauksessa padosta täytyy tehdä malli, jotta parametrit voidaan syöttää sisään....

Vierailija

Nyt tulee raju paljastus, pitäkää tuoleistanne kiinni!

Kyse ei ole padosta siinä muodossa, missä sitä yleensä ajatellaan, eli pidättämässä/säännöstelemässä vettä.

Kyse on prosessin yhtenä osana olevan säiliön sisältämästä patolevystä, jonka yli neste jatkuvasti virtaa. Pitäisi tietää, onko virtauksen aiheuttama, patolevyyn kohdistuva paine merkityksettömän pieni verrattuna veden aiheuttamaan hydrostaattiseen paineeseen.

David
Seuraa 
Viestejä8875
Liittynyt25.8.2005
AJuhaniJ
Nyt tulee raju paljastus, pitäkää tuoleistanne kiinni!

Kyse ei ole padosta siinä muodossa, missä sitä yleensä ajatellaan, eli pidättämässä/säännöstelemässä vettä.

Kyse on prosessin yhtenä osana olevan säiliön sisältämästä patolevystä, jonka yli neste jatkuvasti virtaa. Pitäisi tietää, onko virtauksen aiheuttama, patolevyyn kohdistuva paine merkityksettömän pieni verrattuna veden aiheuttamaan hydrostaattiseen paineeseen.


Tuo riippuu aika pljon siitä rakenteesta / tuennasta. Jos rakenne on hyvin ohut ja pitkällä "jännevälillä", sekä heikosti tuettu, sillä saattaa olla merkitystä. Kannattaa kiinnittää huomiota myös mahdolliseen kavitaatio ilmiöön, jos virtaukseen tai nesteeseen välittyy voimakkaita värähtelyitä.

Kyllä noille asioille likiarvoisia laskentamenetelmiä löytyy, mutta n. 25 vuotta vanhat prujut ovat joutuneet arkistojen syövereihin. Joten jos et netistä löydä, niin käpyttele kirjastoon ja etsi kouraasi tekniikan käsikirjoja, niistä löytyy varmasti sovellettavissa olevia kaavoja.

Kuulostaa kyllä siltä, että nuo ongelmat on helpompi varmistaa mekaanisesti, kuin ruveta kovin kattavaan laskentatyöhön. Veli venäläisen systeemi - pannaan rautaa siihen missä järki loppuu

Tuossa näyttäisi olevan aika hyviä kalkyylimalleja
http://www.water.tkk.fi/wr/kurssit/Yhd- ... to5ja6.pdf
Tietysti niitä joutuu soveltamaan mutu-menetelmällä. Suuruusluokathan siinä kuitenkin ratkaisee.

Vierailija

Siihen voi soveltaa vaikka turbiineihin tehtyjä kaavoja. Asiaa voi mutkistaa se ettei virtaus ole tasaista vaan pulssinomaista. Mutta jos säiliön tilavuus on riittävä ja välipato mitoittu kohdalleen alunalkaen, ei asialle liene syytä tehdä mitään. Toisaalta tuennan toteutus on helppo tehdä niin ettei virtaus häiriinny, asentamalla tukilaipat virtauksen suuntaiseti.

Juppejänis
Seuraa 
Viestejä504
Liittynyt17.5.2007
AJuhaniJ
Nyt tulee raju paljastus, pitäkää tuoleistanne kiinni!

Kyse ei ole padosta siinä muodossa, missä sitä yleensä ajatellaan, eli pidättämässä/säännöstelemässä vettä.

Kyse on prosessin yhtenä osana olevan säiliön sisältämästä patolevystä, jonka yli neste jatkuvasti virtaa. Pitäisi tietää, onko virtauksen aiheuttama, patolevyyn kohdistuva paine merkityksettömän pieni verrattuna veden aiheuttamaan hydrostaattiseen paineeseen.

Hyvä, että tuli totuus ilmi!

Vastaus: On merkityksettömän pieni, ei tarvitse ottaa huomioon!

Perustelu: Patolevysi pinta (yläreuna), johon virtaus vaikuttaa on niin niin pieni ja nesteen ja levyn välillä vaikuttava kitkakerroin samaten, että ei missään tapauksessa kannata ruveta edes tarkistelemaan.

Korkeuseron aiheuttama massa on taatusti monta kertaluokkaa isompi.

Vierailija
Juppejänis
AJuhaniJ
Nyt tulee raju paljastus, pitäkää tuoleistanne kiinni!

Kyse ei ole padosta siinä muodossa, missä sitä yleensä ajatellaan, eli pidättämässä/säännöstelemässä vettä.

Kyse on prosessin yhtenä osana olevan säiliön sisältämästä patolevystä, jonka yli neste jatkuvasti virtaa. Pitäisi tietää, onko virtauksen aiheuttama, patolevyyn kohdistuva paine merkityksettömän pieni verrattuna veden aiheuttamaan hydrostaattiseen paineeseen.




Hyvä, että tuli totuus ilmi!

Vastaus: On merkityksettömän pieni, ei tarvitse ottaa huomioon!

Perustelu: Patolevysi pinta (yläreuna), johon virtaus vaikuttaa on niin niin pieni ja nesteen ja levyn välillä vaikuttava kitkakerroin samaten, että ei missään tapauksessa kannata ruveta edes tarkistelemaan.

Korkeuseron aiheuttama massa on taatusti monta kertaluokkaa isompi.

Ok, kiitti valaisusta. Pelkäsinkin hiukan, että tällä foorumilla aletaan halkomaan hiuksia. Hiuksien halkomiseen ei ole syytä, sillä laskenta sisältää muitakin epätarkkuuksia ja yksinkertaistuksia.

Vesi kuitenkin virtaa levyä vasten, joten eikö siitä tule mitään lisävoimaa? http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_pressure

Juppejänis
Seuraa 
Viestejä504
Liittynyt17.5.2007
AJuhaniJ

Ok, kiitti valaisusta. Pelkäsinkin hiukan, että tällä foorumilla aletaan halkomaan hiuksia. Hiuksien halkomiseen ei ole syytä, sillä laskenta sisältää muitakin epätarkkuuksia ja yksinkertaistuksia.

Vesi kuitenkin virtaa levyä vasten, joten eikö siitä tule mitään lisävoimaa? http://en.wikipedia.org/wiki/Dynamic_pressure

Tulee kyllä, mutta yleensä tuollaisen patolevyn eteen tulee seisova alue, jossa virtausta ei juurikaan tapahdu ja mahdolliset virtauksen aiheuttamat voimat kohdistuvat vain patolevyyn lähelle yläreunaa, josta ylijuoksu tapahtuu.

Jos sen sijaan on kysymys sellaisesta sovelluksesta, jossa vettä (tai muuta nestettä) ruiskutetaan nopealla vauhdilla levyä vasten, niin sitten kyllä pitää ruveta ottamaan dynaamisenkin paineen aiheuttamat voimat huomioon. Tuosta yllä olevastasi linkistä voi helposti laskea, että vedellä 10 m/s virtaus aiheuttaa 0.5 barin dynaamisen paineen, joka on jo ihan huomioon otettavaa suuruusluokkaa. Yleensä tämmöisissä systeemeissä virtausnopeudet ovat paljon hitaampia ja ne eivät kohdistu suoraan levyä vasten.

Vierailija

Suihkuleikeissä tämän voi suhteuttaa helposti: Käsisuihkun vesivirta ilmassa olevaan levyyn on paljon suurempi kuin sama veden pinnan alapuolella.

Vierailija
Juppejänis

Tulee kyllä, mutta yleensä tuollaisen patolevyn eteen tulee seisova alue, jossa virtausta ei juurikaan tapahdu ja mahdolliset virtauksen aiheuttamat voimat kohdistuvat vain patolevyyn lähelle yläreunaa, josta ylijuoksu tapahtuu.

Kieltämättä noinhan se menee, jo ihan maalaisjärjelläkin ajateltuna.

Juppejänis

Jos sen sijaan on kysymys sellaisesta sovelluksesta, jossa vettä (tai muuta nestettä) ruiskutetaan nopealla vauhdilla levyä vasten, niin sitten kyllä pitää ruveta ottamaan dynaamisenkin paineen aiheuttamat voimat huomioon. Tuosta yllä olevastasi linkistä voi helposti laskea, että vedellä 10 m/s virtaus aiheuttaa 0.5 barin dynaamisen paineen, joka on jo ihan huomioon otettavaa suuruusluokkaa. Yleensä tämmöisissä systeemeissä virtausnopeudet ovat paljon hitaampia ja ne eivät kohdistu suoraan levyä vasten.

Tässä meikäläisen tapauksessa nopeudet on niin pieniä, että tuolla laskukaavalla patolevyyn kohdistuva voima on ainoastaan joitain kymmeniä newtoneita, eli täysin merkityksetön hydrostaattiseen paineeseen verrattuna.

*********

Homma siis ratkaistu. Paljon kiitoksia kaikille vastanneille!

Uusimmat

Suosituimmat