底流消能水躍區(qū)底板脈動壓力及其點面轉換研究.pdf

1、我國是一個水利資源豐富的國家，在水利資源的開發(fā)與利用中，尤其是高水頭水工建筑物的設計、施工與科研中經常會遇到高速水流問題。因此高速水流引起的脈動壓力是我們必須深入研究的一個問題，他與水工建筑物的震動、空蝕、消能和沖刷等問題都有著密切的關系。由于實際工程的復雜性，多數(shù)工程中的邊壁脈動壓力問題很難用理論分析方法求得解答，通常是由實驗量測。通過物理模型試驗與理論分析相結合的方法，是解決水流脈動壓力問題的一種有效方法。 由于實際工程中需

2、要確定某一大面積上的動水荷載，而直接量測面脈動壓力非常困難，因此，人們嘗試建立點脈動壓力與面脈動壓力之間的關系。在這方面的研究，近年來已做了大量工作，得到了一些有益的結論，本文通過模型試驗在前人已經取得的成果基礎上進一步研究脈動壓力的點面轉換。另外與脈動壓力有著密切聯(lián)系的上舉力破壞也是目前我們所關心的泄洪建筑物的安全問題，所以也是我們值得深入研究的內容。本文的主要內容如下： (1)依據不同的Fr數(shù)，在四種工況下，分別布置了0.2

3、mm、0.5mm兩種板塊縫隙結構(其中工況1額外布置2mm的板塊縫隙)。分析四種工況以及縫隙結構條件下底板上表面的脈動壓力特性和底板下表面的脈動壓力特性，得出其幅值的沿程分布特征、相關特性和頻譜特征。 (2)在四種工況下(板塊縫隙為2mm)測得水躍區(qū)脈動壓力強度最大處測點底板上下表面的若干點的脈動壓強和面荷載，依據相關理論分別分析底板上表面和下表面的點面脈動壓力強度的轉換系數(shù)，得出了經驗公式，通過與實測點面轉換系數(shù)的對比，說明其

4、合理性；另外給出了實測的脈動壓力極值的點面轉換系數(shù)。 (3)分別對第(2)中底板上下表面的點、面脈動壓力的頻譜特征進行了分析，說明二者的差別，通過用無量綱化后的面譜密度除以點譜密度，得到上下表面脈動壓力頻譜的點面轉換系數(shù)隨頻率的變換規(guī)律。 (4)在四種工況下，對底板上大概脈動壓力強度最大處板塊測得的底板上下表面的面荷載及其合成的向上的面合成力與脈動上舉力，通過相關分析和面合成力的正荷概率統(tǒng)計，分析了脈動上舉力的形成原因；