阶梯型溢洪道的破坏机理研究
发布时间：2020-12-27 22:30
近年来阶梯溢洪道在消能方面应用比较广泛。在中高水头电站中,阶梯消能结合挑流、底流消能结构能有效减少挑坎出流或者底流入池的水流能量,消能效果比单纯使用挑流、底流消能要好。实际工程中阶梯溢洪道局部区域在水流冲刷和空化气蚀作用下容易破坏,因此研究其破坏机理具有重要的工程意义。目前已有阶梯溢洪道破坏机理研究成果,主要从溢洪道结构优化、混凝土抗磨损能力、水流对阶梯的作用力等方面开展研究。本文针对水流结构对溢洪道的作用,分析流速、水流冲击压强、空化负压等参数的分布规律,研究阶梯型溢洪道的破坏机理及预测方法。本文采用物理模型、数学模拟和现场观测相结合的办法,分析门槛滩阶梯溢洪道的外部水流结构,分析溢洪道沿程的最大流速、最大水流冲击压力、最小空化负压的分布情况,预测可能发生破坏的区域。将门槛滩现场破坏区域与预测结果进行对比,确定造成门槛滩阶梯溢洪道破坏的主要因素及其影响权重,提出按因素权重确定的分级判别方法,从而得出阶梯溢洪道的水流作用破坏机理及预测方法。分析成果应用于八一桥水电站阶梯溢洪道,根据物理模型试验和三维数学模型的计算成果,分析八一桥阶梯溢洪道的最大流速、最大水流冲击压强、最小空化负压力等参...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
门槛滩溢洪道立视图
图 2-12 Q=5535 m3/s 图 2-13 Q=6641 m3/s从以上六个不同工况的水气两相流态图，可以看出在各级流量下泄下，进水口水流流态较好，进入阶梯前，水面左右基本对称。进入阶梯后，当流量较小时，形成左右水面较高，中间水面较低的窝状水面，一直延续至阶梯末端。下泄流量越小，这种窝状越明显。Q=2295m3/s 时，当水流从阶梯末端射出时，在接近落水时，水流有轻微分开的现象。而其他工况下，水流分流情况不明显。满足下泄要求，这与电站实际调度过程中的流态类似，都未出现不良流态。因此，从流态上看，数模的模拟较好。2.3.2 断面闸底流速的验证对门槛滩电站，我们根据其电站资料可知：在其六个工况调度下，其最大闸底流速是已知的。将电站实际运行调度的最大闸底流速与数模计算的最大闸底流速进行比较，见表 2-3。其中下泄流量为 1270m3/s 工况下闸门为单孔开启，其他五个工况为五孔均开。表 2-3 电站实际运行闸底流速与数模计算值的比较下泄流量 闸门 现场最大闸底 数模最大闸底 两者
比真实值偏小。综合考虑，数模计算最大闸底流速值比实际测量大 10%是在允许范围内的。所以，从闸底最大流速来看，数模的模拟情况较好。2.3.3 门槛滩数模在不同工况下水面线水面线能够反映水流的水位沿程变化规律，确立流场的边界范围。由于第七级台阶与消力池相连，由于消力池的下泄过程产生壅水现象，导致第七级台阶水位雍高，因此，在绘制不同工况下水面线，只绘制到了第六级台阶。不同工况下阶梯上的沿程水位变化见图 2-14 至图 2-19。
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙头桥水库溢洪道流场数值模拟及优化研究[J]. 耿敬,马世领,李刚,朱睿. 水力发电学报. 2017(10)
[2]三维模型在台阶式溢洪道台阶段优化中的应用[J]. 郭馨,解宏伟,赵相航. 人民黄河. 2017(03)
[3]某水库阶梯溢洪道水力特性研究[J]. 钟晓凤,张法星,孙宁,张亚磊. 人民黄河. 2016(06)
[4]不同台阶数的过渡阶梯对阶梯溢流坝面压强及消能特性的影响研究[J]. 王强,杨具瑞,武振中,张靓,江时俊,李谈谈. 水力发电学报. 2016(05)
[5]张峰水库溢洪道水力特性三维数值模拟[J]. 李建波,李礼. 太原理工大学学报. 2015(06)
[6]台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速沿程变化研究[J]. 杨吉健,刘韩生,代述兵,文明宜. 水力发电学报. 2015(06)
[7]“M”形台阶溢洪道的消能特性[J]. 王磊,刁明军,朱润野,闫谨. 水力发电学报. 2015(05)
[8]台阶式溢洪道纯台阶消能率的研究[J]. 张峰,刘韩生. 水力发电学报. 2015(04)
[9]肯斯瓦特水利枢纽溢洪道流场的数值模拟研究[J]. 金瑾,刘焕芳,陆杨. 人民黄河. 2014(11)
[10]Fluent软件在溢洪道泄流中的应用[J]. 任双立,吕勋博. 电网与清洁能源. 2014(07)
硕士论文
[1]台阶式溢洪道水力特性的试验研究[D]. 曾东洋.西安理工大学 2002
本文编号：2942612
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
门槛滩溢洪道立视图
图 2-12 Q=5535 m3/s 图 2-13 Q=6641 m3/s从以上六个不同工况的水气两相流态图，可以看出在各级流量下泄下，进水口水流流态较好，进入阶梯前，水面左右基本对称。进入阶梯后，当流量较小时，形成左右水面较高，中间水面较低的窝状水面，一直延续至阶梯末端。下泄流量越小，这种窝状越明显。Q=2295m3/s 时，当水流从阶梯末端射出时，在接近落水时，水流有轻微分开的现象。而其他工况下，水流分流情况不明显。满足下泄要求，这与电站实际调度过程中的流态类似，都未出现不良流态。因此，从流态上看，数模的模拟较好。2.3.2 断面闸底流速的验证对门槛滩电站，我们根据其电站资料可知：在其六个工况调度下，其最大闸底流速是已知的。将电站实际运行调度的最大闸底流速与数模计算的最大闸底流速进行比较，见表 2-3。其中下泄流量为 1270m3/s 工况下闸门为单孔开启，其他五个工况为五孔均开。表 2-3 电站实际运行闸底流速与数模计算值的比较下泄流量 闸门 现场最大闸底 数模最大闸底 两者
比真实值偏小。综合考虑，数模计算最大闸底流速值比实际测量大 10%是在允许范围内的。所以，从闸底最大流速来看，数模的模拟情况较好。2.3.3 门槛滩数模在不同工况下水面线水面线能够反映水流的水位沿程变化规律，确立流场的边界范围。由于第七级台阶与消力池相连，由于消力池的下泄过程产生壅水现象，导致第七级台阶水位雍高，因此，在绘制不同工况下水面线，只绘制到了第六级台阶。不同工况下阶梯上的沿程水位变化见图 2-14 至图 2-19。
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙头桥水库溢洪道流场数值模拟及优化研究[J]. 耿敬,马世领,李刚,朱睿. 水力发电学报. 2017(10)
[2]三维模型在台阶式溢洪道台阶段优化中的应用[J]. 郭馨,解宏伟,赵相航. 人民黄河. 2017(03)
[3]某水库阶梯溢洪道水力特性研究[J]. 钟晓凤,张法星,孙宁,张亚磊. 人民黄河. 2016(06)
[4]不同台阶数的过渡阶梯对阶梯溢流坝面压强及消能特性的影响研究[J]. 王强,杨具瑞,武振中,张靓,江时俊,李谈谈. 水力发电学报. 2016(05)
[5]张峰水库溢洪道水力特性三维数值模拟[J]. 李建波,李礼. 太原理工大学学报. 2015(06)
[6]台阶式溢洪道阶顶过流断面平均流速沿程变化研究[J]. 杨吉健,刘韩生,代述兵,文明宜. 水力发电学报. 2015(06)
[7]“M”形台阶溢洪道的消能特性[J]. 王磊,刁明军,朱润野,闫谨. 水力发电学报. 2015(05)
[8]台阶式溢洪道纯台阶消能率的研究[J]. 张峰,刘韩生. 水力发电学报. 2015(04)
[9]肯斯瓦特水利枢纽溢洪道流场的数值模拟研究[J]. 金瑾,刘焕芳,陆杨. 人民黄河. 2014(11)
[10]Fluent软件在溢洪道泄流中的应用[J]. 任双立,吕勋博. 电网与清洁能源. 2014(07)
硕士论文
[1]台阶式溢洪道水力特性的试验研究[D]. 曾东洋.西安理工大学 2002
本文编号：2942612
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