淺水墊消力池水力特性研究.pdf

1、本文首先對水躍消能的應用和發(fā)展進行了回顧，針對常規(guī)消力池臨底流速大、躍后水深高和消能率低等不足，提出了淺水墊消力池——常規(guī)消力池+淺水墊的消能概念。采用理論分析、模型實驗和數(shù)值模擬的方法對淺水墊消力池水力特性進行了較為系統(tǒng)地研究，主要內容和研究成果如下： 1、運用動量方程，通過理論推導，得到了可考慮水流入池角度的淺水墊消力池躍后水深公式，并計算不同的相對淺水墊深度(S)下躍后水深隨躍前佛氏數(shù)(Fr)變化的規(guī)律。從理論上揭示了淺

2、水墊深度對流態(tài)的影響較大，淺水墊消力池躍后水深比相同來流Fr下的常規(guī)消力池的小，且隨著淺水墊深度增加而減小。 2、通過比較本文推導的淺水墊消力池躍后水深公式和Katakam推導(β=1)突跌消力池的共軛水深公式，證明了Katakam推導的(β=1)共軛水深公式及常規(guī)水躍公式為本論文推導的理論公式的特例；同時指出了Katakam公式推導中忽略淺水墊下游臺階的作用力是不合適的，并通過數(shù)值模擬得到了進一步的證實。 3、對淺水墊

3、消力池進行了27組次的模型實驗研究，并對其典型工況進行了數(shù)值模擬，分析模型實驗和數(shù)值模擬的流態(tài)特性后發(fā)現(xiàn)，相同來流及下游水位條件下，淺水墊消力池均能在消力池內形成穩(wěn)定的水躍，而常規(guī)消力池只能形成遠驅水躍，即相同來流及下游水位條件下其流態(tài)有明顯差別。 4、分析27組次淺水墊消力池模型實驗與數(shù)值模擬的壓力特性，揭示了淺水墊消力池底板匕壓力分布與水墊塘底板壓力分布相似，淺水墊消力池前部存在—壓力沖擊區(qū)，沖擊區(qū)的時均壓力隨著入流角度的增