不同体型宽尾墩的水力特性比较研究

摘要

本文对收缩式消能工的应用和发展进行了回顾，对各种体型的宽尾墩进行了总结。通过试验对常规、X型、V型宽尾墩的水力特性进行了较为系统地研究，主要内容和研究成果如下： 1．常规宽尾墩冲击区比较集中，消力池底板最大时均动压始终比较小，在消力池末段，压力值沿程变化不大。在多数工况下，峰值区较为坦化，峰值区前后压强衰减较快。在相同的堰顶水头下，随着下游水深的增加，其时均动压改变不大，受下游水垫波动的影响不明显。 2．X型宽尾墩由于下部水舌的顶托作用，消力池底板最大时均动压小，峰值区坦化，X型宽尾墩对水流起挑作用不大，水舌直接跌落在消力池首部，所以峰值区位于消力池前部和反弧段处，时均动压在横向上的分布趋势与常规和V型相反，类似正弦曲线。 3．低V型宽尾墩在较小的下泄流量下，纵向扩散程度与高V型宽尾墩相当，但是对下游底板的冲击动压要小。而在较大的泄流量情况下，随着下游水垫的增深，冲击射流在消力池由于强烈的剪切，紊动和掺气作用，水舌在到达底板的过程中能量逐渐衰减，从而更有效地减轻下泄水舌对水垫塘底板的冲击压力，由此可见，V型宽尾墩的冲击压力对水垫变化比较敏感。 4．常规宽尾墩的临底流速大小介于V型宽尾墩和X型宽尾墩之间。流速分布在横向上比较均匀，出池流速较小。 5．x型宽尾墩的下部水股沿堰面流动，部分水流位于水垫塘底部，存在着较大的临底流速和堰面流速，而且流速在横向上分布不均，出池流速较大 6．低v型宽尾墩在各种宽尾墩中临底流速值最小，它通过水股之间的碰撞，混掺和强烈的紊动掺气，流速衰减和扩散比较快，在消力池末段得到了比较小的出池流速，而且在空间位置上分布均匀。高V型宽尾墩的池内流态与低V型基本一致，只是流速值偏大，这是紊动扩散不充分的结果，由于它的冲击区偏向下游，所以需要比较长的消力池来消能。 7．三种宽尾墩的水舌形态差异显著，常规宽尾墩的溢流坝面存在大面积无水区，只有少部分过水，而x型宽尾墩由于下部开口，底层水舌变得扁而平，贴着堰面下泄。v型宽尾墩的水舌完全脱离坝面，直接挑射入消力池。V型宽尾墩上缘挑距最远，纵向扩散明显，水舌呈高而薄的鸡冠状。常规宽尾墩水舌比较均匀，纵向扩散比V型宽尾墩小。 8．通过实验和量纲分析，得出了计算V型宽尾墩水舌下缘出射角的经验公式。根据该式，可由v型宽尾墩收缩坎的体型和来流条件计算初始出射角。通过实验和前人的实验成果，结合窄缝挑坎的计算方法，得出收缩段出口断面水深和流速的计算公式。同时通过对射流的特性分析，给出了确定V型宽尾墩挑距的估算方法。 9．v型宽尾墩的收缩坎出口高度不宜过大，在本文的实验条件下，其合理的取值约在3—4cm之间，高于该上限值，则影响宽尾墩的过流能力，低于下限值，则下缘水舌挑出后直接跌落在坝面上，均使V型宽尾墩的效果明显降低。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章不同体型宽尾墩消力池底板冲击动压的比较

第三章不同体型宽尾墩消力池临底流速的比较研究

第四章宽尾墩的水舌形态比较及V型宽尾墩水舌挑距计算

第五章结论

作者在读期间发表的主要论文、参加的科研项目及获奖情况

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