带键槽透水底板脉动压力试验研究
发布时间：2019-08-24 08:08
【摘要】：消力塘防护结构是大坝安全的第一道防线,消力塘的安全是高坝泄洪安全的前提与保障。依托向家坝物理模型,以将"主动防护"与"被动防护"相结合的带键槽的透水底板为试验对象进行试验,主要针对带键槽透水底板的脉缝隙水流压力特性、下表面的脉动压力分布规律、时空相关性、空间相关性和压力频谱特性进行试验分析。结果表明,在水跃稳定区,增设透水孔后,带键槽底板下表面及垂直缝隙处各测点脉动压强最大值和脉动压强系数有所减小;带键槽底板下表面各测点间的相关性有所减小,同时涡漩的空间积分尺度与保持性减小;底板下表面及键槽处各测点的功率谱密度有所减小,并趋于低频。
【图文】：
/s，消能工为中－表孔交叉间隔布置的底流消能形式，共有12个表孔和10个中孔。消力塘长228m，分左右两区为平底板结构。试验模型比尺采用重力相似准则，比尺为1∶80。主要针对左半区消力塘的6个表孔和5个中孔同时泄水进行试验测量。由于要保证模型相似性，底板的模型材料要满足结构的动力相似要求，故底板采用加重橡胶材料，其重度和弹性模量能满足结构动力相似准则，能在承受水动力荷载后保证变形相似，反映实际工程的特征。在底板中间位置布置9块20cm×20cm×12cm的加重橡胶板块，其他地方采用有机玻璃填平，试验板块布置如图1。在顺水流方向上，板块沿垂直方向增设键槽，键槽布置如图2。在板块上均匀布置贯穿板块的孔径为0.35cm的透水孔36个，开孔率为3.5%［11］。由于缝隙水流比较复杂，这种缝隙水流属于层流范畴。弗劳德准则已不再适用，原型中的缝隙与模型缝隙大小属于同量级，因此，满足了模型与原型缝隙的流场相似，也就满足了压力脉动相似［12］。所有板块之间保留2mm的间隙以保证动水压力传递的相似性。图1试验板块布置(单位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)图2键槽布置(单位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于条件所限，试验采用16通道DJ800脉动压力测试系统，其压力传感器测点布置为:上表面测点1～4，下表面测点5～8，缝隙一侧测点9～13，另一侧14～16，且脉动压力传感器都布置在板块各表面中心轴线上。带键槽底板各测点的脉动压力传感器布置见图3。在保证缝隙边界条件不改变的情况下，计算出不同弗劳德数下脉动压力传播特性，每组试验均进行3次数据采集，以避免偶然因素引起的试验误差，增加试验可信度。工况设计为:工况1，Fr=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工况2，Fr=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工况3，Fr=5.0
?2个表孔和10个中孔。消力塘长228m，分左右两区为平底板结构。试验模型比尺采用重力相似准则，比尺为1∶80。主要针对左半区消力塘的6个表孔和5个中孔同时泄水进行试验测量。由于要保证模型相似性，底板的模型材料要满足结构的动力相似要求，故底板采用加重橡胶材料，其重度和弹性模量能满足结构动力相似准则，能在承受水动力荷载后保证变形相似，反映实际工程的特征。在底板中间位置布置9块20cm×20cm×12cm的加重橡胶板块，其他地方采用有机玻璃填平，试验板块布置如图1。在顺水流方向上，板块沿垂直方向增设键槽，键槽布置如图2。在板块上均匀布置贯穿板块的孔径为0.35cm的透水孔36个，开孔率为3.5%［11］。由于缝隙水流比较复杂，这种缝隙水流属于层流范畴。弗劳德准则已不再适用，原型中的缝隙与模型缝隙大小属于同量级，因此，满足了模型与原型缝隙的流场相似，也就满足了压力脉动相似［12］。所有板块之间保留2mm的间隙以保证动水压力传递的相似性。图1试验板块布置(单位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)图2键槽布置(单位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于条件所限，试验采用16通道DJ800脉动压力测试系统，其压力传感器测点布置为:上表面测点1～4，下表面测点5～8，缝隙一侧测点9～13，另一侧14～16，且脉动压力传感器都布置在板块各表面中心轴线上。带键槽底板各测点的脉动压力传感器布置见图3。在保证缝隙边界条件不改变的情况下，计算出不同弗劳德数下脉动压力传播特性，每组试验均进行3次数据采集，以避免偶然因素引起的试验误差，增加试验可信度。工况设计为:工况1，Fr=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工况2，Fr=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工况3，Fr=5.06，，上游水位370m，下游水位290m;工况4，Fr=4.60，上游水位3
【作者单位】： 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室;
【基金】：国家重点研发计划(2016YFC0401705) 国家自然科学基金青年基金资助项目(51309177) 高等学校学科创新引智计划(B14012) 高等学校博士学科点专项科研基金(新教师类)(20120032120051)
【分类号】：TV135.2
【图文】：
/s，消能工为中－表孔交叉间隔布置的底流消能形式，共有12个表孔和10个中孔。消力塘长228m，分左右两区为平底板结构。试验模型比尺采用重力相似准则，比尺为1∶80。主要针对左半区消力塘的6个表孔和5个中孔同时泄水进行试验测量。由于要保证模型相似性，底板的模型材料要满足结构的动力相似要求，故底板采用加重橡胶材料，其重度和弹性模量能满足结构动力相似准则，能在承受水动力荷载后保证变形相似，反映实际工程的特征。在底板中间位置布置9块20cm×20cm×12cm的加重橡胶板块，其他地方采用有机玻璃填平，试验板块布置如图1。在顺水流方向上，板块沿垂直方向增设键槽，键槽布置如图2。在板块上均匀布置贯穿板块的孔径为0.35cm的透水孔36个，开孔率为3.5%［11］。由于缝隙水流比较复杂，这种缝隙水流属于层流范畴。弗劳德准则已不再适用，原型中的缝隙与模型缝隙大小属于同量级，因此，满足了模型与原型缝隙的流场相似，也就满足了压力脉动相似［12］。所有板块之间保留2mm的间隙以保证动水压力传递的相似性。图1试验板块布置(单位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)图2键槽布置(单位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于条件所限，试验采用16通道DJ800脉动压力测试系统，其压力传感器测点布置为:上表面测点1～4，下表面测点5～8，缝隙一侧测点9～13，另一侧14～16，且脉动压力传感器都布置在板块各表面中心轴线上。带键槽底板各测点的脉动压力传感器布置见图3。在保证缝隙边界条件不改变的情况下，计算出不同弗劳德数下脉动压力传播特性，每组试验均进行3次数据采集，以避免偶然因素引起的试验误差，增加试验可信度。工况设计为:工况1，Fr=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工况2，Fr=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工况3，Fr=5.0
?2个表孔和10个中孔。消力塘长228m，分左右两区为平底板结构。试验模型比尺采用重力相似准则，比尺为1∶80。主要针对左半区消力塘的6个表孔和5个中孔同时泄水进行试验测量。由于要保证模型相似性，底板的模型材料要满足结构的动力相似要求，故底板采用加重橡胶材料，其重度和弹性模量能满足结构动力相似准则，能在承受水动力荷载后保证变形相似，反映实际工程的特征。在底板中间位置布置9块20cm×20cm×12cm的加重橡胶板块，其他地方采用有机玻璃填平，试验板块布置如图1。在顺水流方向上，板块沿垂直方向增设键槽，键槽布置如图2。在板块上均匀布置贯穿板块的孔径为0.35cm的透水孔36个，开孔率为3.5%［11］。由于缝隙水流比较复杂，这种缝隙水流属于层流范畴。弗劳德准则已不再适用，原型中的缝隙与模型缝隙大小属于同量级，因此，满足了模型与原型缝隙的流场相似，也就满足了压力脉动相似［12］。所有板块之间保留2mm的间隙以保证动水压力传递的相似性。图1试验板块布置(单位:mm)Fig.1Testplatelayout(unit:mm)图2键槽布置(单位:mm)Fig.2Keygroovelayout(unit:mm)由于条件所限，试验采用16通道DJ800脉动压力测试系统，其压力传感器测点布置为:上表面测点1～4，下表面测点5～8，缝隙一侧测点9～13，另一侧14～16，且脉动压力传感器都布置在板块各表面中心轴线上。带键槽底板各测点的脉动压力传感器布置见图3。在保证缝隙边界条件不改变的情况下，计算出不同弗劳德数下脉动压力传播特性，每组试验均进行3次数据采集，以避免偶然因素引起的试验误差，增加试验可信度。工况设计为:工况1，Fr=6.30，上游水位352m，下游水位285m;工况2，Fr=6.05，上游水位360m，下游水位287m;工况3，Fr=5.06，，上游水位370m，下游水位290m;工况4，Fr=4.60，上游水位3
【作者单位】： 天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室;
【基金】：国家重点研发计划(2016YFC0401705) 国家自然科学基金青年基金资助项目(51309177) 高等学校学科创新引智计划(B14012) 高等学校博士学科点专项科研基金(新教师类)(20120032120051)
【分类号】：TV135.2
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本文编号：2528829
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