跌坎消力池水力特性研究.pdf

1、本文首先對(duì)基本消能方式進(jìn)行比較，雖然底流消能工消能率高、對(duì)岸坡沖刷輕微、霧化范圍小，但其臨底流速、脈動(dòng)壓力大，已成為制約其發(fā)展的主要因素。本文研究的跌坎消力池，入池水舌以淹沒沖擊射流形式到達(dá)池底，水舌下方形成反向旋滾，上方形成大尺度水躍，主流與底板間存在一定厚度的“水墊”，因而降低了水力學(xué)參數(shù)值。
　　 為研究跌坎消力池水力特性，本文采用1:50模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬方法對(duì)某工程跌坎消力池流態(tài)、臨底流速、時(shí)均壓強(qiáng)、沖擊壓強(qiáng)、脈動(dòng)壓強(qiáng)

2、及上舉力特性進(jìn)行分析。在此基礎(chǔ)上，改變消力池體型，重點(diǎn)分析體型參數(shù)對(duì)水力特性影響，為工程中優(yōu)化跌坎消力池體型提供參考。主要研究成果及結(jié)論如下：
　　 1.通過數(shù)值模擬方法，得出跌坎面上壓力不完全服從靜水壓力分布規(guī)律。采用Katakam分析方法，應(yīng)用動(dòng)量定理及能量方程推求出了有入池角度的跌坎突擴(kuò)消力池共軛水深比、消能率計(jì)算表達(dá)式。應(yīng)用π定理，分析最大臨底流速、最大脈動(dòng)壓強(qiáng)、沖擊壓強(qiáng)、最大上舉力與來流條件及體型參數(shù)之間的關(guān)系。

3、>　　 2.流量較小時(shí)，跌坎消力池內(nèi)僅能形成混合流流態(tài)。隨著流量增大，池內(nèi)流態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為底流流態(tài)；由于跌坎作用，池首形成類似挑、跌流水墊塘的沖擊壓強(qiáng)，其值及底板最大臨底流速均與流能比成線性正比關(guān)系；脈動(dòng)壓強(qiáng)基本于射流沖擊點(diǎn)位置形成最大值，其值比常規(guī)消力池降低約50％。上舉力降低約5～9％。改變跌坎高度及入池角度比改變跌坎形狀對(duì)消力池水力特性的影響要大。
　　 3.改變跌坎坡度影響反向旋滾運(yùn)動(dòng)范圍；改變跌坎高度直接影響射流擴(kuò)散長(zhǎng)