小水电中坎消力池水力及消能特性研究

摘要

小水电属于清洁能源，是我国实施可持续发展战略不可缺少的组成部分。小水电的消能问题是保证水电工程安全和充分发挥工程效益的关键，消能防冲是泄水建筑物中最重要的水力学问题之一。 本文对两级差动复式消力池中坎的水力特性、消能特性进行了较深入的研究，取得了大量的试验数据。文章采用理论分析和概化模型试验相结合的研究方法，在分析消力池加设中坎前、后的水流流态、流速分布以及消能效果影响因素的基础上，得出了出池水流均方值紊动能、底流速分布系数、动能修正系数、重心指数的变化规律，推导了消力池中坎段的消能率公式，为小水电工程的消能措施提供了参考：①本文取值范围内，中坎段消能率与堰顶的Fr相关性不大；②当中坎的高度低于9.4(0.47)时，中坎消能率及总的消能率随中坎高度增加而增大；③消能效率随中坎位置的后移而降低，在90(0.65)以后总的消能效率急速降低；④消能效率随消力池尾水高度的增高而增加，尾水高于12(0.6)时中坎和总消能效率的比值趋于稳定。

目录

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第一章 绪论

1.1问题的提出

1.2小水电资源概况

1.3消能的研究应用现状

1.4消力池设计注意的问题

1.5本文的研究思路与结构安排

第二章 中坎消力池模型试验

2.1中坎消力池试验的背景

2.2实验研究方法、研究目的和内容

2.3试验模型及试验仪器

2.4试验参数的选择与控制

2.5本章小结

第三章 消力池内的水力特性

3.1未设中坎时消力池水流的流态

3.2消力池内的水流流态

3.3消力池内的流速分布

3.4影响流态和流速的影响因素

3.6本章小结

第四章 出池水流的水力特性

4.1出池水流的流流速分布

4.2出池水流的均方值紊动能

4.3出池水流的底流速分布系数

4.4出池水流流速的动能修正系数

4.5出池水流的重心指数

4.6本章小结

第五章 中坎消力池的消能特性

5.1水跃的基本流态

5.2水跃与下游水面的衔接

5.3跃后水流的能量耗散

5.4消力池设置中坎的消能机理

5.5中坎消能效率公式的推导

5.6各参数与消能率之间的关系

5.7本章小结

第六章 结论与展望

6.1主要结论

6.2研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论著及取得的科研成果