平底突擴斷面渠道的水力性能研究.pdf

1、突擴水躍是閘下出流一種常見的水躍形式，多見于平原地區(qū)閘泵合建樞紐布置（中間水閘兩側(cè)泵站）和多孔閘中部分閘孔開啟泄流工況。水流由較狹窄的寬度突然擴散，渠道下游水面寬度的突然增大必然導致在突擴段產(chǎn)生回流，回流漩渦與水躍主流之間形成強烈的紊動剪切層，并且回流造成對水躍主流的擠壓，使得下游單寬流量增大，形成一種復雜空間流態(tài)。
　　本文以平底突然擴散渠道為研究對象，通過分析前人的突擴渠道水工模型試驗研究成果，在自己的理論觀點上，分析研究了各

2、種水力條件下平底突擴的流態(tài)特征和基本參數(shù)。取得如下結(jié)論:
　　(1)探究上下游渠道擴散比對水躍共軛水深、水躍長度以及水躍消能率等影響的規(guī)律。提出了一種新的突擴渠道水躍共軛水深計算的方法;
　　(2)通過量綱分析的π定理得出影響擴散渠道的水躍長度的因素，并擬合出突擴渠道水躍長度計算公式;
　　(3)提出了關(guān)于平底突擴水躍消能率計算公式，通過應(yīng)用消能率計算公式分析現(xiàn)有資料，得到擴散渠道的消能率相對于棱柱型渠道會增加5％～1

3、0％。同時，
　　(4)應(yīng)用FLOW-3D軟件，采用數(shù)值模擬方法對平底突擴斷面渠道內(nèi)水流進行仿真計算，選用盧士強突擴水躍試驗模型，分別對擴散比ε=1.2、1.5、2.0、3.0及閘孔開度e=0.02m、0.03m、0.05m共計十二個工況水流流速及其分布形態(tài)進行模擬分析。并對突擴口下游渠道內(nèi)的水流流速及其分布形態(tài)進行分析。
　　選取閘門開度e=0.02m，擴散比ε=2.0和ε=3.0兩種擴散比模擬結(jié)果分析，擴散比ε=2.0時

4、，主流在下游擴散渠道中較穩(wěn)定，兩側(cè)擴散區(qū)內(nèi)的豎軸回流旋渦沿主流近似對稱;擴散比ε=3.0時，主流在下游擴散渠道中很不穩(wěn)定，兩側(cè)的回流區(qū)并不對稱，而且主流末端還會產(chǎn)生多個小回流區(qū)。擴散比較大時，主流受到兩側(cè)豎軸旋滾擠壓，主流末端容易擺動，使得主流偏離對稱軸而發(fā)生不對稱水躍。且擴散比越大，小回流區(qū)越多，主流擴散越不均勻，擺動越劇烈。本文提取了擴散比ε=1.2、1.5、2.0三個擴散比狀態(tài)下模擬的部分流速值，并對其進行分析，初步探究了突擴渠道