二级齿墩式内消能工水力特性的试验研究

发布时间：2018-02-14 11:52

  本文关键词： 齿墩式内消能工 消能率 过流能力 时均压强 脉动压强　出处：《太原理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：齿墩式内消能工是一种通过改变过流面积,使水体内部产生漩涡,消耗水体能量而达到消能效果的一种消能方式,其布置形式简单、消能效率高,已在山西省自然科学基金项目《齿墩式内消能工水力特性试验研究》中做了大量的研究,这种消能方式与相同面积收缩比的洞塞比较,在满足过流能力的同时提高消能率,本次试验是在单级齿墩式内消能工的试验研究的基础上,通过物理模型试验的方法,对二级齿墩式内消能工进行试验研究,分析二级齿墩间距和齿墩旋转角度的变化对水力特性的影响,主要包括压力特性、过流能力、消能特性和空化特性等几个方面。试验选择面积收缩比为0.5,齿墩数目为4的两个尺寸相同的齿墩消能工,分别设5种不同的间距(40cm、60cm、80cm、100cm、120cm),每一种齿墩消能工间距下再设3种不同的旋转角度(0°、15°、30°),共计15种试验方案,进行物理模型试验,在试验测试流量范围内,获得以下主要结论:1.当两级齿墩的间距由小变大时,对压力、过流能力、消能特性及空化特性均有一定的影响,但当两个齿墩的间距增大到100cm以后,时均压强系数、流量系数、消能率逐渐趋于稳定。2.两个齿墩的相对旋转角度对压力、过流能力、消能特性和空化特性会造成影响。当两级齿墩的间距较小时,二级齿墩角度的变化会造成时均压强系数增大,过流能力减弱,消能率增大,空化数减小;而当两个齿墩的间距逐渐增大后,变化两个齿墩的相对角度对时均压强、过流能力、消能率、空化数的影响会逐渐减弱;当两个齿墩的间距大于100cm后,变化齿墩的相对角度对时均压强、过流能力、消能率、空化数几乎没有影响。3.随着齿墩间距增加,第二个齿墩前时均压强系数明显不同,三种旋转角度平均,距离为40cm时,时均压强系数为3.8,距离为100cm以后,时均压强系数为4.7。说明齿墩间距较小时,第二个齿墩前流速分布没有调整充分,未接近均匀流的状态。4.当旋转角为0°时,不同齿墩间距前后两个齿墩的脉动压强系数比较接近,cp值变化范围0.28~0.37之间。随着旋转角度增加,第二个齿墩后的脉动压强系数增加,当旋转30°,间距40cm时cpmax为0.48,比无旋转时增加42%,增加比例随着间距增加呈减小趋势。5.当雷诺数约为1.8×105时,水流由紊流过渡区转化为阻力平方区,在紊流过渡区流量系数随着雷诺数的增加明显增加;当水流处于阻力平方区,流量系数基本与雷诺数无关。6.试验范围内流量系数变化范围在0.37~0.47之间,在水流充分紊流情况下,流量系数约为0.46。在紊流过渡区,旋转角越大,流量系数越小,且这种影响随着齿墩间距增加而减小,当间距为40cm时,30°旋转比无旋转的流量系数下降2.4%。7.对比所有的试验方案发现,齿墩间距较小的时候,旋转齿墩角度能大幅度提高消能率,消能率最高的为齿墩间距40cm,旋转角度30度的方案,在试验流量范围内最大消能率达到82.6%;当距离增加到100cm以后,消能率变化不明显,约为69.0%。8.二级消能工与单级消能工比较,消能率增加约92%,过流能力减小约28%,可见分级消能在保证过流能力前提下,可有效增加消能率,二级消能工的试验研究成果对进一步进行相关研究有较高的参考价值。
[Abstract]:Tooth type pier is a kind of inner energy dissipation by changing the flow area, the water inside the vortex, the water consumption of energy and to achieve an energy dissipation effect of energy dissipation, the layout is simple, energy dissipation and high efficiency, has been in Shanxi Province Natural Science Fund Project "tooth pier internal dissipation test the hydraulic characteristics of" doing a lot of research, the energy dissipation compared with the same area contraction ratio of plug, and in meeting the ability to improve the flow rate of energy dissipation, this experiment is the basis of experimental study on energy dissipation technology in single tooth pier on the inside, through the physical model experiment, the two tooth pier energy dissipation were studied. The influence analysis of two tooth and tooth pier pier spacing rotation angle of hydraulic characteristics, including pressure characteristics, flow capacity, energy dissipation characteristics and cavitation characteristics. Test area contraction ratio of 0.5, 榻垮ⅸ鏁扮洰涓，

本文编号：1510644