水力自控倾斜闸门水流特性实验研究

发布时间：2020-03-25 08:21

【摘要】：水力自控倾斜闸门作为一种新型的水力自控闸门,主要工作原理是借助上游来水的水压力和闸门自身重力作用,实现闸门的自动启闭。闸门的开度会随着上游水位的上升和下降自动进行调节,当来水量增大,水位越高时,闸门开度会变大,反之则会变小。它不仅具有与传统闸门相同的挡水、泄水的作用,而且更加简便,运行可靠。同时,闸门在开启关闭的工作过程中,将会一直处于水压力和自身重力的平衡状态。但目前,国内外对于水力自控倾斜闸门的相关研究很少,尚未发现关于水力自控倾斜闸门的相关研究成果,鲜有成熟的经验可以借鉴。本文通过物理模型试验收集相关数据,并对其进行理论分析,到达对水力自控倾斜闸门的水流特性初步研究。一是通过试验,观察水流流态、测量水面线、闸后下游河道水流速,分析了水流通过水力自控倾斜闸门时的流态特性;二是分析了闸上水头与流量的关系;三是根据水力学基本原理,利用能量方程,根据对底坎为宽顶堰型闸孔出流的流量公式推求过程推求了水力自控倾斜闸门的流量公式,并通过公式计算得到流量系数,分析了流量系数的影响因素。综合以上研究,主要研究成果包括:(1)在自由出流情况下,水力自控倾斜闸门上游水流流态稳定,水流流速均匀,但下游水流流态不稳定且流速不均,水面线基本呈现单一下降状态,下游河道形成明显“S”型水波,河道流速分布不均匀,水力自控倾斜闸门的倾斜角度的变化对下游河道左、右两岸流速变化影响较大。(2)研究水力自控倾斜闸门的倾斜角度对闸门的过流能力有影响,倾斜角度越大,水力自控倾斜闸门的过流能力越大。(3)通过过闸流量情况分析,影响水力自控倾斜闸门流量系数的主要因素是水力自控倾斜闸门的倾斜角度。(4)求得水力自控倾斜闸门的流量系数计算公式为[1= 0.60-0.176e/H。研究分析水力自控倾斜闸门的倾斜角度对闸门的流量系数的影响,结果显示一般在流量较小时会产生大影响,当流量达到或超过150m3/h时,水力自控倾斜闸门的倾斜角度对流量系数影响较小。通过对水力自控倾斜闸门的研究,研究总结了水流形态、流速、水位、水压力的规律和特点,利用能量方程,求得水力自控倾斜闸门流量公式及流量系数的计算方法,从而弥补相关研究的空白,为今后进一步研究推广提供数据支撑。
【图文】：

门叶,弧形闸门,结构示意图,闸门

通常用来改善河道常年干旱缺水的情况。随着时间的流逝，人们对于水闸逡逑的要求更趋向于简便，水力自控闸门也更符合这一需求。本文研究的是水力自逡逑控倾斜闸门（如图１．１－１所示），是平板闸门向上游倾斜的一定角度，主要考逡逑虑受力有游来水的压力和闸门自身重力两种，利用两种受力的平衡来实现闸门逡逑的自动开启和关闭。这种水力自控倾斜闸门虽还未应用于实际当中，但相较于逡逑传统闸门却拥有运行简便、可靠等优点，，因此我们对其进行模型试验研宄，希逡逑望对其以后的实际应用提供可靠数据依据０逡逑图ｉ．卜ｉ水力自控倾斜闸门模型逡逑１逡逑

试验系统,水力自控,闸门,河道

２．２．２试验模板逡逑本文试验主要是测算水力自控倾斜闸门的过流能力和水流特性，主要的模逡逑型包括水力自控倾斜闸门（如图２．邋３－２所示）以及上、下游段河道（如图２．邋３－逡逑１所示）。其中，河道模型为矩形断面，河道宽４００ｍｍ，水力自控倾斜闸门为逡逑
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV135

【参考文献】