突扩式跌坎消力池水力特性实验研究

摘要

近年来，水利水电工程建设事业迅速发展，人们对水电工程建设的认识和关注不再仅仅停留在经济效益上，而是综合考虑项目建设对生态环境的影响。在此基础上，一种应用于高水头、大单宽流量工程的新型的消能工—跌坎消力池应运而生。该形式的消力池可以承担高水头、大单宽流量的消能任务，在水电工程中具有广阔的应用前景。本文采用理论分析、模型实验和数值模拟相结合的方法，对突扩式跌坎消力池内的临底流速、时均动水压强、脉动压强及消能效率进行了研究。主要研究成果及结论如下：
　　（1）通过模型实验和数值模拟，对比分析了突扩式与无突扩式跌坎消力池的底板临底流速分布特点，得出突扩式跌坎消力池临底流速分布与无突扩跌坎消力池相比有显著不同，有突扩存在时最大临底流速所在纵断面为中线与边墙距离的1/2处。研究了突扩比、入池能量、尾坎高度、池长对突扩式跌坎消力池临底流速最大值的影响，得到了突扩式跌坎消力池最大临底流速与入池能量的经验公式。
　　（2）基于模型实验实测数据，对比分析了突扩式与无突扩式跌坎消力池的时均动水压强分布以及最大时均动水压强分布特性，得出突扩式跌坎消力池时均动水压强在消力池底板上的分布与无突扩跌坎消力池有显著不同，有突扩存在时最大时均动水压强所在纵断面为中线与边墙距离的1/2处。研究了突扩比、入池能量、尾坎高度、池长对突扩式跌坎消力池底板及边墙上最大时均动水压强的影响，得出了其随各影响因素的变化规律。
　　（3）分析比较了跌坎消力池与突扩式跌坎消力池的脉动压强分布以及最大脉动压强分布特性，得出了突扩式跌坎消力池较无突扩跌坎消力池脉动压强显著降低；研究了突扩比、入池能量、尾坎高度、池长对突扩式跌坎消力池底板及边墙上最大脉动压强的影响，得出了其随各影响因素的变化规律。分析了脉动压强波形，概率密度以及频谱特性。
　　（4）分析了突扩式跌坎消力池的消能效果，研究了入池流量、突扩比、尾坎高度、池长对突扩式跌坎消力池消能效果的影响，得出了其随各影响因素的变化规律。

目录

声明

1综述

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

1.4本文采用的研究方法与技术路线

1.5主要研究创新

2 实验设计与方法

2.1 实验目的与任务

2.2 实验设计

3 突扩式跌坎消力池内临底流速研究

3.1 突扩式消力池的水流流态

3.2 突扩式消力池的临底流速分布

3.3 突扩式消力池的最大临底流速

3.4小结

4突扩式跌坎消力池动水压强特性研究

4.1时均动水压强

4.2跌扩式消力池脉动压强特性研究

4.3 小结

5突扩式跌坎消力池消能效果

5.1 消力池消能效果计算方法

5.2 突扩式跌坎消力池消能效果

5.3小结

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

9攻读学位期间发表论文情况