多股多層水平淹沒射流的消能研究.pdf

1、本文在總結(jié)前人研究的舞基礎(chǔ)上,提出了多股多層水平淹沒射流消能.多股多層水平淹沒射流消能既是傳統(tǒng)水躍消能形式向復(fù)雜空間三元水躍消能形式的發(fā)展,也沿襲了流體力學(xué)中關(guān)于多股淹沒射流研究的一些思想和方法,可以說是一種新型的泄洪消能方式.本文通過理論分析、實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬三者相結(jié)合的方法對(duì)其消能機(jī)理和流態(tài)穩(wěn)定性做了分析和研究,其主要研究內(nèi)容和成果有:1、通過對(duì)前人研究成果的分析,指出具有跌坎和突擴(kuò)的空間三元水躍能夠適應(yīng)不同的下游水位,其流態(tài)穩(wěn)定

2、性和消能效果要優(yōu)于二元水躍,尤其是解決了底流消能臨底流速大,消力池底板易遭受沖刷破壞等比較突出的難題.2、結(jié)合工程實(shí)際需要,提出了基于空間三元水躍消能機(jī)理和挑流多股淹沒射流消能機(jī)理的多股多層水平淹沒射流消能形式.3、從傳統(tǒng)水力學(xué)的角度出發(fā),推導(dǎo)出單股單層、多股單層和多股多層水平淹沒射流三種消能方式的消能率計(jì)算公式,定性分析比較了消能效果的優(yōu)劣和影響消能效果的主要因素,發(fā)現(xiàn)多股多層水平淹沒射流較前兩種方法的流態(tài)穩(wěn)定性和消能效果都好.4、數(shù)

3、值模擬技術(shù)能彌補(bǔ)物理模型測(cè)試手段的不足,能夠得到三元淹沒水躍詳細(xì)的流場(chǎng)水力特性,如流速及壓強(qiáng)分布、紊動(dòng)能及其耗散率分布等.比較物理模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果得到的水力參數(shù)及其分布,二者吻合良好,從而證實(shí)數(shù)值模擬結(jié)果基本正確、可信.5、通過對(duì)單層多股和多層多股水平淹沒射流兩種消能方式在三種工況下的數(shù)值模擬分析發(fā)現(xiàn):多股多層水平淹沒射流由于水股間的碰撞大,相互間的剪切作用加劇,消能效果明顯比單層多股好.6、在向家壩水電站消能建筑物

4、的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)制作了多股多層水平淹沒射流的水力學(xué)模型.7、試驗(yàn)研究表明,表、中孔的坎高應(yīng)足夠大,才能有效地降低消力池臨底流速.8、試驗(yàn)研究表明,射入消力池水股的斷面形狀對(duì)于消力池流態(tài)隨下游水位而變的流態(tài)穩(wěn)定性有明顯影響,水平方向窄而垂直方向厚的水舌適應(yīng)水位變化的穩(wěn)定性較好,能始終保持水平淹沒射流狀態(tài);寬而扁的水舌適應(yīng)水位變化的穩(wěn)定性較差,容易隨下游水位的升高或降低而潛底或上漂.泄槽的體型以等寬泄槽或微收縮泄槽為宜.9、試驗(yàn)研究表明,延長