旋流内消能工水力特性的试验研究与经验分析

摘要

本文结合国家自然科学基金——阻塞与旋流扩散内消能工强剪切两相流水力特性研究，并依据相关模型资料，对上下游水位、通气孔孔径变化时，各种水力特性进行量测与分析。同时根据有关理论与假定，提出特征断面关系的理论表达式，并依据国家自然科学基金以及相关试验研究的资料，将其整理成经验表达式。
　　1、不同工况下均呈现出旋流角沿程减小；空腔直径沿程保持稳定，进入到阻塞段增大；空腔偏心距沿程呈周期性变化的规律，压强表现出在Z/D=2之前上下波动，而后沿程下降的规律。通气孔越大的工况，旋流角整体略有增大。
　　2、基于自由涡流速分布假定、径向动量守恒、动量矩守恒定律以及连续性方程与能量方程的理论，在前人所推导出的相关关系表达的基础上，进一步推导了起旋器孔口断面压强与特征断面压强之间的关系理论表达式（1）和特征断面压强相互之间的关系理论表达式（2）。此处为公式省略（1）此处为公式省略（2）
　　3、将旋流阻塞与旋流扩散内消能工强剪切气水两相流试验资料应用到上述两种理论表达式中进行了理论值与实测值的比较，选择不同上下游水位、不同通气孔孔径作为变化条件，其中应用起旋器孔口断面压强与特征断面压强之间的关系理论表达式，特征断面理论值与实测值相差较小；而应用特征断面压强相互之间的关系理论表达式，在阻塞孔口断面理论值与实测值相差较大。
　　4、由于特征断面压强之间的关系表达式不适用于大坡降体型，故将大坡降、自由出流旋流内消能工的模型试验数据应用到起旋器孔口断面压强与特征断面压强之间的关系表达式中，选择了不同上游水位，同一阻塞比（起旋器孔口面积收缩比、阻塞孔口面积收缩比）以及同一上游水位，不同阻塞比做为变化条件。其中不同上游水位条件下三个特征断面理论值与实测值相差较小。而不同阻塞比条件下，理论值与实测值相差较大。

目录

主要符号表

1.绪论

1.1课题研究的背景、意义

1.2国内外研究进展

1.3本文主要研究的意义与技术路线

2.旋流内消能工水力特性的试验研究

2.1模型概况以及试验工况

2.2模型试验的量测与方法

2.3本次试验的主要成果

2.4本章小结

3.水平旋流内消能工特征断面压强关系的理论推导、试验验证

3.1理论推导

3.2特征断面压强关系式的试验验证

3.3本章小结

4.大坡降、自由出流旋流内消能工特征断面压强关系的理论推导、试验验证

4.1理论推导

4.2大坡降、自由出流体型以及水力特性的基本介绍

4.3特征断面压强关系式在大坡降、自由出流体型中的验证与误差分析

4.4本章小结

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录