泄洪洞突扩、突跌水流流态及其掺气水力特性研究

发布时间：2017-05-16 09:02

  本文关键词：泄洪洞突扩、突跌水流流态及其掺气水力特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着掺气减蚀技术的大量普及应用,掺气设施体型类型繁多,不同体型掺气效果、适用范围等都不相同。就突扩、突跌式掺气坎而言,不但能满足掺气减蚀的需求,而且在高坝泄洪洞或泄洪深孔中使用偏心铰式高压弧形闸门时,采用突扩、突跌掺气设施可以很好满足进止水的布置要求。本文针对突扩、突跌式掺气设施,通过对模型试验的观测,研究在不同坡度、突扩宽度及跌坎高度下的水流流态规律,掺气浓度变化规律,流速分布,时均压强分布、掺气空腔长度计算及掺气减蚀保护长度计算等,主要研究内容及成果如下：(1)研究水流的流态与工作水头的关系,通过分析实测数据对水流流态进行分类,并得到临界工作水头的变化范围。(2)利用单一因素变量法,分析各个试验方案下掺气浓度的沿程分布和垂向分布,得知底坡、突扩宽度、跌坎高度及流量等因素变化对水流掺气浓度分布规律的影响,并提出使得水流中掺气浓度分布较好的措施。(3)利用试验数据分别分析底板和侧墙的时均压力分布,针对突扩、突跌掺气设施进行压力分区,获得压力峰值的变化范围以及影响压力变化的主要因素。在理论与试验的基础上,提出较为可靠的压力分布,为今后的研究提供参考。(4)通过对比分析只有突扩和只有突跌的试验数据,揭示底空腔与侧空腔的相互影响关系,提出如何在水流流态较好的情况下,获得稳定的底空腔与侧空腔,避免形成空腔淹没等现象发生的工程措施。同时,通过量纲分析法和多元函数拟合法分别得到底空腔长度与侧空腔长度的经验计算公式。(5)掺气减蚀保护长度的影响因素较多,比如流量、流速、弗劳德数、掺气设施的体型、尺寸等,分析各因素与其的关系,揭示主要影响因素对其的影响规律。并通过对试验数据拟合,获得较为可靠的经验关系式。
【关键词】：突扩 突跌 模型试验 掺气减蚀 掺气减蚀保护长度
【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】：TV12
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 引言11-12
• 1.2 高速水流的空化空蚀12-16
• 1.2.1 空化空蚀的概念12-13
• 1.2.2 空化分类13-14
• 1.2.3 空化空蚀的无量纲数14-15
• 1.2.4 减免空化空蚀的措施15-16
• 1.3 掺气减蚀16-18
• 1.3.1 掺气减蚀的概念及现状16
• 1.3.2 掺气减蚀的机理16-17
• 1.3.3 掺气减蚀设施类型17-18
• 1.4 突扩、突跌体型掺气设施的研究现状及存在问题18-20
• 1.4.1 国内外研究现状18-19
• 1.4.2 目前主要存在的问题19-20
• 1.5 本文研究内容及研究意义20-21
• 1.5.1 本文研究内容20-21
• 1.5.2 研究意义21
• 1.6 本章小结21-23
• 第二章 试验装置及试验方案23-29
• 2.1 试验装置23
• 2.2 试验方案及试验工况23-25
• 2.3 测量参数及布置25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 试验结果研究及分析29-57
• 3.1 水流流态试验结果分析29-33
• 3.1.1 临界工作水头H_k随坡度i的变化规律29-32
• 3.1.2 临界工作水头H_k随跌坎高度Δh的变化规律32-33
• 3.2 空腔回水试验结果分析33-35
• 3.2.1 空腔回水深度d随底坡i的变化规律33-34
• 3.2.2 空腔回水深度d随跌坎高度△h的变化规律34-35
• 3.3 掺气浓度试验结果分析35-41
• 3.3.1 掺气浓度C沿程分布规律35-36
• 3.3.2 掺气浓度C垂向分布规律36-38
• 3.3.3 影响掺气浓度C分布的因素分析38-41
• 3.4 时均压力试验结果分析41-46
• 3.4.1 底板时均压力P_d分析42-43
• 3.4.2 底板负压区演变特征及产生负压的临界流速43-45
• 3.4.3 侧墙时均压力P_c分析45-46
• 3.5 空腔长度试验结果分析46-54
• 3.5.1 底空腔长度L_b量纲分析50-52
• 3.5.2 侧空腔长度L_s量纲分析52-54
• 3.6 本章小结54-57
• 第四章 底空腔与侧空腔相互影响分析57-73
• 4.1 空腔对比分析57-60
• 4.1.1 底空腔长度对比分析57-59
• 4.1.2 侧空腔长度对比分析59-60
• 4.2 掺气浓度对比分析60-70
• 4.2.1 只有突扩时掺气浓度分析60-63
• 4.2.2 底空腔对掺气浓度的影响63-65
• 4.2.3 只有突跌时掺气浓度分析65-68
• 4.2.4 侧空腔对掺气浓度的影响68-70
• 4.3 本章小结70-73
• 第五章 掺气保护长度研究73-83
• 5.1 掺气保护长度研究现状73-74
• 5.1.1 临界免蚀掺气浓度73
• 5.1.2 掺气保护长度计算方法73-74
• 5.2 底掺气保护长度分析74-77
• 5.2.1 底掺气保护长度估值与分析74-76
• 5.2.2 底掺气保护长度与流速关系76-77
• 5.3 侧墙掺气保护长度分析77-80
• 5.3.1 侧掺气保护长度估值与分析77-78
• 5.3.2 侧掺气保护长度与流速关系78-80
• 5.4 本章小结80-83
• 第六章 总结与展望83-87
• 6.1 总结83-85
• 6.2 展望85-87
• 致谢87-89
• 附录：作者攻读硕士期间发表的论文和参加的科研项目89-91
• 一、攻读硕士期间发表的论文89
• 二、参加的科研项目89-91
• 参考文献91-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 周赤,韩继斌,朱世洪,何勇;三峡工程泄洪深孔跌坎掺气体型模型试验研究[J];长江科学院院报;2000年05期

2 周赤,何勇,廖仁强;三峡工程泄洪深孔突扩跌坎式掺气的试验研究[J];长江科学院院报;1997年02期

3 焦爱萍;张春满;刘宪亮;;溪洛渡泄洪洞掺气减蚀设施及体型优化的试验研究[J];灌溉排水学报;2008年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 薛芝龙;小湾泄洪洞的掺气减蚀研究[D];天津大学;2007年

  本文关键词：泄洪洞突扩、突跌水流流态及其掺气水力特性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：370380