跌坎型底流消能工射流流速衰减规律与坎深确定研究

发布时间：2017-05-05 23:00

  本文关键词：跌坎型底流消能工射流流速衰减规律与坎深确定研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着我国社会主义市场经济的繁荣发展,科学技术的巨大进步,我国的水利水电建设事业得到日新月异的发展。同时,人们的环保意识也日益提高,对生态环境的安全也日益重视,人们不再仅仅将巨大的经济效益作为水利水电工程的唯一评价标准,而是综合考虑了水利水电建设项目对生态环境的影响。正是基于此,水利水电工程建设对生态环境的影响成为了工程建设可行性的制约条件之一。目前,我国许多在建和待建的大中型水利水电工程都具有高水头、大单宽流量的特点,而传统的消能工无法保证泄洪建筑物安全。在此基础上,提出了一种应用于高水头、大单宽流量工程的新型消能工——跌坎型底流消能工。跌坎型底流消能工是在消力池的进口处,将消力池底板整体向下开挖,构成纵剖面上有一定垂直深度的跌坎型消力池。由于跌坎的存在,水流进入消力池水体后,形成淹没射流,在主流上下形成漩涡和强剪切紊动进行消能,同时将高速主流引离消力池底板,降低了消力池的临底流速和时均动水压强等水力学指标,能有效解决传统底流消能工带来的消力池的临底流速和时均动水压强大的问题。跌坎型底流消能工具有消能效率高、入池流态稳定、泄洪雾化小等优点,因此能够有效扩大底流消能工的工程应用范围。本文基于国家自然科学基金《跌坎型底流消能工水流流动结构水力特性研究》(项目编号：51169008)而立题,以水工模型试验研究为基础,结合理论分析,对跌坎型底流消能工不同水流结构水力特性进行了试验研究。本文的主要研究成果及结论如下：(1)基于水工模型试验成果,研究了跌坎高度、入池能量、入池角度对跌坎型底流消能工最大临底流速的影响,定性地描述出跌坎型底流消能工不同水流结构最大临底流速的分布规律；研究了跌坎高度、入池能量、入池角度对跌坎型底流消能工底板最大时均动水压强的影响,定性地描述出跌坎型底流消能工不同水流结构底板最大时均动水压强的分布规律。(2)基于水工模型试验成果,研究了跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变规律,应用紊动射流理论,采用数据拟合方法,得到淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变规律与入池角度的线性关系,推导出以入池角度为控制目标的跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变的半经验公式。(3)基于水工模型试验成果,研究了跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速衰减规律。采用数据拟合方法,得到冲击区入射主流轴线流速沿程衰减规律分布曲线；研究了跌坎型底流消能工冲击区底板时均动水压强分布规律,推导出控制冲击区底板时均动水压强的跌坎最小深度的计算公式。
【关键词】：跌坎型底流消能工 水力特性 水工模型试验 淹没射流区 冲击区 跌坎深度
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV135.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 引言12-14
• 1.2 常规消能型式简介14-18
• 1.2.1 底流消能14-15
• 1.2.2 挑流消能15-16
• 1.2.3 面流消能和戽流消能16-17
• 1.2.4 新型消能工简介17-18
• 1.3 跌坎型底流消能工的提出及研究意义18-19
• 1.3.1 跌坎型底流消能工的提出18
• 1.3.2 跌坎型底流消能工的研究意义18-19
• 1.4 本文的主要研究内容19-22
• 第二章 跌坎型底流消能工水力特性理论分析22-28
• 2.1 紊动射流理论22-24
• 2.1.1 紊动射流水力特性22-23
• 2.1.1.1 紊动射流的分区结构22-23
• 2.1.1.2 紊动射流流速分布的相似性23
• 2.1.2 冲击区时均动水压强理论推导23-24
• 2.2 淹没底流流态下的水流结构24-26
• 2.3 跌坎型底流消能工的消能机理26-27
• 2.4. 本章小结27-28
• 第三章 跌坎型底流消能工水力特性试验研究28-36
• 3.1 试验模型简介28-34
• 3.1.1 试验模型制作与布置28-31
• 3.1.2 试验模型测点布置31-32
• 3.1.3 试验数据量测和采集32-33
• 3.1.4 试验工况拟定33-34
• 3.2 本章小结34-36
• 第四章 跌坎型底流消能工不同水流结构的水力特性试验研究36-68
• 4.1 跌坎型底流消能工的水流流态36-39
• 4.2 跌坎型底流消能工临底流速分布与变化规律分析39-52
• 4.2.1 旋滚区临底流速分析39-44
• 4.2.1.1 改变跌坎深度时临底流速分布与变化规律39-41
• 4.2.1.2 改变入池角度时临底流速分布与变化规律41-42
• 4.2.1.3 改变入池能量时临底流速分布与变化规律42-44
• 4.2.2 冲击区临底流速分析44-48
• 4.2.2.1 改变跌坎深度时临底流速分布与变化规律44-45
• 4.2.2.2 改变入池角度时临底流速分布与变化规律45-47
• 4.2.2.3 改变入池能量时临底流速分布与变化规律47-48
• 4.2.3 附壁射流区临底流速分析48-52
• 4.2.3.1 改变跌坎深度时临底流速分布与变化规律48-49
• 4.2.3.2 改变入池角度时临底流速分布与变化规律49-51
• 4.2.3.3 改变入池能量时临底流速分布与变化规律51-52
• 4.3 跌坎型底流消能工底板时均动水压强分布与变化规律分析52-65
• 4.3.1 旋滚区底板时均动水压强分析52-57
• 4.3.1.1 改变跌坎深度时底板时均动水压强变化规律52-54
• 4.3.1.2 改变入池角度时底板时均动水压强变化规律54-56
• 4.3.1.3 改变入池能量时底板时均动水压强变化规律56-57
• 4.3.2 冲击区底板时均动水压强分析57-61
• 4.3.2.1 改变跌坎深度时底板时均动水压强变化规律57-59
• 4.3.2.2 改变入池角度时底板时均动水压强变化规律59-60
• 4.3.2.3 改变入池能量时底板时均动水压强变化规律60-61
• 4.3.3 附壁射流区底板时均动水压强分析61-65
• 4.3.3.1 改变跌坎深度时底板时均动水压强变化规律61-63
• 4.3.3.2 改变入池角度时底板时均动水压强变化规律63-64
• 4.3.3.3 改变入池能量时底板时均动水压强变化规律64-65
• 4.4 本章小结65-68
• 第五章 跌坎型底流消能工淹没射流区水力特性试验研究68-78
• 5.1 紊动射流的分区结构68
• 5.2 紊动射流流速分布的相似性68-69
• 5.3 跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴线流速特性研究69-77
• 5.3.1 紊动射流轴向最大时均速度衰变理论69-70
• 5.3.2 跌坎型底流消能工淹没射流区主流轴向最大时均速度衰变理论70-71
• 5.3.3 淹没射流区主流轴向最大流速衰减规律71-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 跌坎型底流消能工冲击区水力特性试验研究78-98
• 6.1 跌坎型底流消能工冲击区入射主流轴线流速衰减机理分析78-91
• 6.1.1 冲击区入射主流轴线流速衰减规律78-86
• 6.1.2 冲击区入射主流流速衰减机理86-91
• 6.2 跌坎型底流消能工冲击区底板时均动水压强分布规律分析91-96
• 6.2.1 冲击区底板时均动水压强分布规律92
• 6.2.2 控制冲击区底板时均动水压强的跌坎最小深度92-96
• 6.2.2.1 跌坎最小深度计算公式92-95
• 6.2.2.2 跌坎最小深度试验验证95-96
• 6.3 本章小结96-98
• 第七章 结论与展望98-102
• 7.1 本文主要结论及成果98-100
• 7.2 展望100-102
• 致谢102-104
• 附录作者在攻读硕士学位期间发表的论文及参与的项目104-105
• 发表的论文104
• 参与的科研项目104-105
• 附录 附图105-106
• 参考文献106-109

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李上游，，韦民翰;浅谈我国新型消能工的研究和应用情况[J];广西水利水电;1995年02期

2 王海军;赵伟;杨红宣;张强;;坎深和入池角度对跌坎型底流消能工水力特性影响的试验研究[J];昆明理工大学学报(理工版);2007年05期

3 张闻辉;王海军;郑雪;钟志镭;;跌坎型底流消能工混凝土底板冲磨破坏机理分析[J];昆明理工大学学报(理工版);2010年01期

4 周述明;谢光武;操昌碧;朱永刚;;生态设计在水电工程水土保持设计中的应用探讨[J];水电站设计;2011年03期

5 王海军;赵伟;杨红宣;张强;;跌坎型底流消能工水力特性的试验研究[J];水利水电技术;2007年10期

6 王海军;杨红宣;王立辉;;跌坎型底流消能工控制临底流速的跌坎最小深度[J];水利水运工程学报;2008年01期

7 田忠,许唯临,王韦,刘善均;高速淹没冲击射流的压强特性[J];水利学报;2005年04期

8 陈朝;王立辉;王海军;;跌扩型底流消能工消能的试验研究[J];水力发电学报;2012年04期

9 张志恒;王瑞彭;汪永真;;我国高坝枢纽布置与泄洪消能技术进展综述[J];水资源与水工程学报;1991年02期

10 赖成联;赵亚光;钟志镭;王立辉;;底流消能的跌坎型消力池再附长度的试验研究[J];云南水力发电;2007年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 郝鑫;跌坎型底流消能工水流特性及坎后漩涡特性研究[D];昆明理工大学;2012年

2 蒋霖波;跌坎型底流消能工不同水流结构分区对底板作用力的研究[D];昆明理工大学;2013年

  本文关键词：跌坎型底流消能工射流流速衰减规律与坎深确定研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：347217