Simulation Models of the Lower Tailwater Structure of Road Culverts

Artur Onyshchenko; Yana Dukhnenko

doi:10.26906/znp.2026.66.4356

Автор(и)

Артур Онищенко Національний транспортний університет
Яна Духненко Національний транспортний університет https://orcid.org/0009-0007-8742-7718

DOI:

https://doi.org/10.26906/znp.2026.66.4356

Ключові слова:

гаситель енергії, водопропускна споруда, гідравлічний стрибок, енергогасачий дифузор, нижній б'єф, кінетична енергія, дорожнє водовідведення

Анотація

Розглядається проблема гасіння надлишкової кінетичної енергії потоку в нижньому б'єфі дорожніх водопропускних і водовідвідних споруд. Наведено аналіз роботи гасителів енергії активного типу на основі концепції безтискового енергогасячого дифузора. Розглянуто три основні типи впливу гасителя на потік [1–3, 11–12]. Визначено фактори, що визначають ефективність роботи просторового енергогасачого дифузора: параметр витрати, відносна ширина відвідного русла, ширина горловини, кут встановлення стінок та їх висота. Для отримання статистичних моделей роботи дифузора реалізовано наближений D-оптимальний план експерименту. Проведено порівняльні гідравлічні модельні дослідження стандартного гасника та енергогасачого дифузора за різних витрат та ступенів підтоплення нижнього б'єфу. Встановлено, що відносна придонна швидкість за дифузором поза зоною розтікання майже втричі менша, ніж за стандартним гасником.

Посилання

1. Hager, W. H. (1992). Energy dissipators and hydraulic jump. Kluwer Academic Publishers. https://doi.org/10.1007/978-94-015-8048-9 DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-015-8048-9

2. Peterka, A. J. (1984). Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators (Engineering Monograph No. 25). US Bureau of Reclamation.

3. Onyshchenko, A. M., Kovalchuk, V. V., Garkusha, M. V., Tsivin, M. N., Karnakov, I. A., & Moshkovsky, R. V. (2023). Ensuring the reliability and durability of hydraulic structures in transport construction using road culverts under operating conditions: monograph. Lyudmila Publishing House. https://doi.org/10.32751/Mono_Zabez2023 DOI: https://doi.org/10.32751/Mono_Zabez2023

4. Onyshchenko, A. M., Harkusha, M. V., & Klymenko, M. I. (2022). Analysis of constructive measures for strengthening the downstream channels of hydraulic structures in transport construction using road culverts. Dorohy i mosty (Roads and Bridges), 26, 215–227. https://doi.org/10.36100/dorogimosti2022.26.215 DOI: https://doi.org/10.36100/dorogimosti2022.26.215

5. Tsivin, M. N., & Tkachenko, N. I. (1988). Optimalna konstruktsiia kriplennia nyzhnoho b’iefu vodopropusknykh sporud lyman_noho zroshennia Hidromelioratsiia ta hidrotekhnichne budivnytstvo, 16, 38–43. DOI: https://doi.org/10.1520/JTE11050J

6. Chanson, H. (2009). Turbulent air-water flows in hydraulic structures: dynamic similarity and scale effects. Environmental Fluid Mechanics, 9(2), 125–142. https://doi.org/10.1007/s10652-008-9078-3 DOI: https://doi.org/10.1007/s10652-008-9078-3

7. Onyshchenko, A., Ostroverkh, B., Potapenko, L., Kovalchuk, V., Zdolnyk, O., & Pentsak, A. (2024). Devising a procedure for integrated modeling of riverbed shape in the area of bridge crossing in order to avoid dangerous washing erosion. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(1(127)), 23–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.298675 DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.298675

8. Onyshchenko, A., Kovalchuk, V., Voskoboinick, V., Voskobiinyk, A., Aksonov, S., Trudenko, D., & Hrevtsov, S. (2024). Establishing patterns of change in the coefficients of reflection, transmission, and dissipation of wave energy depending on parameters of a permeable vertical wall. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(5(130)), 45–56. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309969 DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.309969

9. Kovalchuk, V., Sysyn, M., Hnativ, Y., Onyshchenko, A., Koval, M., Tiutkin, O., & Parneta, M. (2021). Restoration of the bearing capacity of damaged transport constructions made of corrugated metal structures. The Baltic Journal of Road and Bridge Engineering, 16(2), 90–109. DOI: https://doi.org/10.7250/bjrbe.2021-16.529

10. Kovalchuk, V., Karnakov, I., Onyshchenko, A., Petrenko, O., & Boikiv, R. (2023). Assessing the stresses and magnitude of plastic hinge in a tunnel conduit made of precast metal corrugated structures taking into account the soil backfill parameters. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4/7(124), 43–53. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285893 DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285893

11. Tsivin, M. N., & Chernyshevska, L. Yu. (2005). Statistical approach to assessing the compaction of different soil types. Bulletin of Agricultural Science, (Jubilee Issue), 58–61.

12. Tsivin, M. N. (2004). On the problem of optimization of anti-erosion hydraulic structures: Problem statement. Land Reclamation and Water Management, 91, 234–244.

13. Hartmann, K., Lezki, E., & Schäfer, W. (1974). Statistische Versuchsplanung und -auswertung in der Stoffwirtschaft. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie.

14. Forsythe, G. E., Malcolm, M. A., & Moler, C. B. (1977). Computer methods for mathematical computations. Prentice-Hall.

15. Canadian Standards Association. (2014). Corrugated steel pipe products (CAN/CSA Standard G401-14). CSA Group.