新型射流消能的流态演变与极限临底流速研究

摘要

多股多层水平淹没射流流态演变复杂,其极限临底流速受泄水建筑物出口体型影响大。针对向家坝水电站所采用的多股多层水平淹没射流的消能型式,通过物理模型试验,分析影响其效率效果的18个物理参数。表孔单独泄洪条件下,消力池内分别呈自由射流、半潜射流、淹没射流及回复底流的流态演变;中孔单独泄洪条件下,其出现偏流,并随下游水位的升高而消失,同时空间扩散比对其流态演变影响明显;联合泄洪时,下游水位对其流态演变影响明显,同时表孔适当收缩对流态改变影响明显。研究表明:表孔单独泄洪时,影响其最大临底流速的参数为出口跌坎高程和水流弗氏数;中孔单独泄洪时,影响最大临底流速的主要参数为出口跌坎高程和跌坎底坡比;联合泄洪时,影响其最大临底流速的参数为表孔收缩比、表孔侧收缩比、表中孔出口高程差、表中孔出口水流弗氏数及中孔跌坎底坡比。展望了高水头、大流量、低雾化泄洪消能的研究前景。