淺水墊消力池水力特性研究.pdf

1、本文首先對(duì)水躍消能的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行了回顧，針對(duì)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(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法對(duì)淺水墊消力池水力特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)地研究，主要內(nèi)容和研究成果如下： 1、運(yùn)用動(dòng)量方程，通過理論推導(dǎo)，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(jì)算不同的相對(duì)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(duì)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(dǎo)的淺水墊消力池躍后水深公式和Katakam推導(dǎo)(β=1)突跌消力池的共軛水深公式，證明了Katakam推導(dǎo)的(β=1)共軛水深公式及常規(guī)水躍公式為本論文推導(dǎo)的理論公式的特例；同時(shí)指出了Katakam公式推導(dǎo)中忽略淺水墊下游臺(tái)階的作用力是不合適的，并通過數(shù)值模擬得到了進(jìn)一步的證實(shí)。 3、對(duì)淺水墊

3、消力池進(jìn)行了27組次的模型實(shí)驗(yàn)研究，并對(duì)其典型工況進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析模型實(shí)驗(yàn)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(nèi)形成穩(wěn)定的水躍，而常規(guī)消力池只能形成遠(yuǎn)驅(qū)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(shí)驗(yàn)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(shí)均壓力隨著入流角度的增